径向涡轮分子泵叶片结构优化及仿真分析 被引量：1

1

作者 谢元华 佟英博 +6 位作者 谢天意 王桂鹏 窦仁超 孟冬辉 刘坤 孙立臣 闫荣鑫 《真空科学与技术学报》 北大核心 2025年第1期36-42,共7页

涡轮分子泵广泛应用于大科学装置、核物理工业、半导体及薄膜工业。径向涡轮分子泵转子叶列结构简单,叶列排气端呈圆弧形外扩排布,有利于叶片间气体粒子正向传输,提升了抽气效率。文章以径向结构涡轮分子泵为研究对象,基于稀薄气体传输... 涡轮分子泵广泛应用于大科学装置、核物理工业、半导体及薄膜工业。径向涡轮分子泵转子叶列结构简单,叶列排气端呈圆弧形外扩排布,有利于叶片间气体粒子正向传输,提升了抽气效率。文章以径向结构涡轮分子泵为研究对象,基于稀薄气体传输理论,采用数学粒子追踪方法,对9种不同形状的叶片结构进行对比分析,使用COMSOL软件模拟不同叶片结构下叶列间气体粒子的正、反向传输几率,探究叶片形状对气体粒子正、反向传输几率和压缩比的影响。结果表明,涡轮分子泵转子叶片一侧为弧形凸面结构,另一侧为平面结构时,分子泵的压缩比提升1个数量级,分子泵性能显著提升。研究对涡轮分子泵的设计与优化具有一定的参考价值和指导意义。 展开更多

关键词 涡轮分子泵 径向 叶片形状 传输几率 压缩比

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高转速背景下涡轮分子泵的发展机遇与挑战 被引量：1

2

作者 孙坤 邓海顺 +3 位作者 胡鑫 王成 汪森辉 张世伟 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期657-667,共11页

传统直叶片结构的涡轮分子泵在高转速的背景下面临着新的发展机遇与挑战,为了突破当前遇到的“涡轮分子泵的抽气速率随着涡轮转速增加到一定程度以后就不再增加,仿佛进入了一个饱和状态”的瓶颈问题,文章从分子气体动力学基本原理出发,... 传统直叶片结构的涡轮分子泵在高转速的背景下面临着新的发展机遇与挑战,为了突破当前遇到的“涡轮分子泵的抽气速率随着涡轮转速增加到一定程度以后就不再增加,仿佛进入了一个饱和状态”的瓶颈问题,文章从分子气体动力学基本原理出发,采用蒙特卡洛方法,分析了涡轮转速提高以后给涡轮分子泵的抽气机制带来的新变化,发现了传统直叶片结构的抽气叶列和抽气模式与目前达到的高转速不匹配限制了抽速的提升,但高转速背景下又为其抽气性能的提升提供了可能。理论分析和研究发现在涡轮叶列中设置随叶片半径变化的扭转叶片是突破瓶颈的途径,论述了设置扭转叶片的根本原因,提出了高转速小角度的设计理念和新型扭转叶片的几何建模的方法,以期实现最佳叶列结构的设计与求解,为研制高转速下高性能、高适应性涡轮分子泵提供理论依据与技术支撑,也为将来涡轮分子泵的结构优化设计提供了一个方向。 展开更多

关键词 涡轮分子泵 扭转叶片 高转速 抽气机制 发展趋势

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基于神经网络的涡轮分子泵性能预测 被引量：1

3

作者 匡永麟 王晓冬 +3 位作者 宁久鑫 孙坤 蔡永航 杜志华 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期811-818,共8页

涡轮分子泵作为维持洁净高真空环境的关键设备,广泛应用于半导体制造、空间模拟等诸多领域。然而,准确高效预测涡轮分子泵性能一直是亟待解决的难题,现有方法往往因模型缺乏通用性和计算效率不足而难以令人满意。文章聚焦于开发一种基... 涡轮分子泵作为维持洁净高真空环境的关键设备,广泛应用于半导体制造、空间模拟等诸多领域。然而,准确高效预测涡轮分子泵性能一直是亟待解决的难题,现有方法往往因模型缺乏通用性和计算效率不足而难以令人满意。文章聚焦于开发一种基于神经网络模型的涡轮分子泵抽气性能预测方法,旨在攻克上述挑战。提出了一种神经网络模型,该模型能够有效学习和模拟涡轮分子泵的复杂动态行为。模型训练数据涵盖数值模拟结果和实验测试数据,使其具备良好的泛化能力和预测精度。通过数值模拟和实验测试的双重验证,证明了神经网络模型能够准确预测涡轮分子泵抽气性能,并且根据实验测试结果综合分析了影响其抽气能力的诸多因素。结果表明,该模型可作为在分子流态下涡轮分子泵结构设计和性能评估的工具,能助力优化涡轮分子泵设计,进而提升其抽气效率和适用性。 展开更多

关键词 涡轮分子泵 神经网络 数值计算 性能预测

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涡轮分子泵抽气性能计算的误差分析 被引量：12

4

作者 王晓冬 张磊 +2 位作者 巴德纯 蒋婷婷 陶继忠 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期432-435,共4页

采用数据回归方法,建立了不同叶片倾角、节弦比条件下单级涡轮叶片正反向传输几率与速度比的数学关系式,通过计算机编程可直接获得单级涡轮叶片的正反向传输几率,进而求出涡轮叶片的抽气性能,提高了计算效率。分别采用涡轮叶片几何中值... 采用数据回归方法,建立了不同叶片倾角、节弦比条件下单级涡轮叶片正反向传输几率与速度比的数学关系式,通过计算机编程可直接获得单级涡轮叶片的正反向传输几率,进而求出涡轮叶片的抽气性能,提高了计算效率。分别采用涡轮叶片几何中值参数计算方法、沿涡轮叶片齿长逐段积分方法,对单级涡轮叶片和涡轮分子泵的抽气性能进行了计算,并与实验结果进行了对比。发现:采用涡轮叶片几何中值参数计算涡轮叶片抽气性能存在误差,对涡轮分子泵抽气性能的计算值偏高,其计算误差远大于分段积分法的计算误差,后者更适用于对分子泵抽气性能的设计计算。 展开更多

关键词 涡轮分子泵 传输几率 数据回归 抽气性能 误差分析

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基于有限元方法的涡轮分子泵转子系统模态分析 被引量：3

5

作者 王晓冬 孙妍 +1 位作者 方立武 李晓勇 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期411-414,共4页

以FB-一1500型涡轮分子泵为分析原型，依据分子泵转子系统形状、尺寸、材料、支承形式以及质量分布，建立了分子泵转子系统几何模型．采用有限元方法对转子系统进行模态分析，获得了转子系统的临界转速和振型．模态分析结果表明：泵运行... 以FB-一1500型涡轮分子泵为分析原型，依据分子泵转子系统形状、尺寸、材料、支承形式以及质量分布，建立了分子泵转子系统几何模型．采用有限元方法对转子系统进行模态分析，获得了转子系统的临界转速和振型．模态分析结果表明：泵运行在5～6阶固有频率之间，但未完全满足柔性转子安全设计要求，仍然存在安全隐患．提出改进转轴惯性矩、轴承支撑位置来提高转子系统的固有频率，以确保分子泵的安全运行．获得的转子系统模态，对涡轮分子泵启动加速和停车减速过程控制策略制定、减弱或回避共振带来的安全隐患、提高分子泵使用寿命具有参考价值． 展开更多

关键词 涡轮分子泵 转子系统 临界转速 模态分析 有限元法

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小型涡轮分子泵静叶片冲压成型技术 被引量：2

6

作者 蔡飞飞 任违 《制造技术与机床》 北大核心 2016年第5期49-51,共3页

在静叶片原成型工艺的基础上,通过设计静叶片冲裁折弯成型模具,一次完成静叶片的折弯成型,大大提高了加工效率。最后,通过试验验证了该方法能很好地完成静叶片折弯成型,证明了该方法的有效性和可行性。

关键词 涡轮分子泵 静叶片 模具 成型

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涡轮分子泵入口结构改进的计算研究

7

作者 孙坤 张世伟 +3 位作者 赵凡 李海涛 张志军 韩进 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期6-11,共6页

针对涡轮分子泵的入口管道束流效应和涡轮端盖反射效应对传输几率的不利影响、以及大口径涡轮分子泵与小型仪器相连接的难题,本文提出分子泵入口结构的改进方案:将涡轮转子的平板端盖改成锥形反射屏结构,把过渡连接件做成圆弧过渡段结... 针对涡轮分子泵的入口管道束流效应和涡轮端盖反射效应对传输几率的不利影响、以及大口径涡轮分子泵与小型仪器相连接的难题,本文提出分子泵入口结构的改进方案:将涡轮转子的平板端盖改成锥形反射屏结构,把过渡连接件做成圆弧过渡段结构。文中根据实际结构参数,建立了不同结构类型的计算模型,采用试验粒子蒙特卡洛方法,基于自由分子流态基本假设,利用Molflow+软件,计算了各个结构模型的传输几率。计算结果表明:当倾角α的取值范围在60°～70°、圆锥底角β的取值范围在25°～45°之间时,理论上可将涡轮分子泵的抽气速率提升5%左右。 展开更多

关键词 涡轮分子泵 入口过渡结构 蒙特卡洛方法 抽气速率 传输几率

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用Riccati传递矩阵法求解涡轮分子泵的振动问题

8

作者 李新生 赵鸿宾 +1 位作者 刘宝湘 李杰 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 1989年第4期225-228,共4页

计算分子泵的临界转速及其振动模态,对选择分子泵参数并降低其振动,有着重要的实际意义。Riccati传递矩阵方法是一种非常有效的计算方法,易于编制程序,速度快,数值稳定性好。对FB-110型涡轮分子泵,用Riccati方法进行了振动分析,说明其... 计算分子泵的临界转速及其振动模态,对选择分子泵参数并降低其振动,有着重要的实际意义。Riccati传递矩阵方法是一种非常有效的计算方法,易于编制程序,速度快,数值稳定性好。对FB-110型涡轮分子泵,用Riccati方法进行了振动分析,说明其工作转速远离临界转速,因而振动小,可以平稳地运转。 展开更多

关键词 RICCATI 传递矩阵法 涡轮分子泵 传递矩阵方法 振动分析 工作转速 振动模态 临界转速 数值稳定性 振型

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涡轮分子泵入口接管束流效应的蒙特卡洛计算 被引量：5

9

作者 牟如意 张世伟 +1 位作者 张志军 韩进 《真空科学与技术学报》 CSCD 北大核心 2017年第8期753-759,共7页

在入口管路束流效应和涡轮端盖反射作用的双重因素影响下,以纯分子流态经泵前入口管道流向涡轮分子泵环形一级动叶列抽气面处的气体分子,其入射密度是不均匀分布的。本文基于自由分子流态基本假设,建立入口直圆管道计算模型,采用试验粒... 在入口管路束流效应和涡轮端盖反射作用的双重因素影响下,以纯分子流态经泵前入口管道流向涡轮分子泵环形一级动叶列抽气面处的气体分子,其入射密度是不均匀分布的。本文基于自由分子流态基本假设,建立入口直圆管道计算模型,采用试验粒子蒙特卡洛方法,利用Molflow+软件,模拟被抽气体分子经泵入口到涡轮叶列抽气面的飞行过程及行为;数值计算得到气体分子到达涡轮转子一级动叶列入射平面的密度分布和气体通过入口管道的传输几率,并分别经回归分析拟合给出二者的计算公式,可为涡轮分子泵抽气性能的后续研究提供更精确的理论数据;算例证明,以此分布计算分子泵一级动叶列的正向传输几率,比采用均匀分布假设的积分中值法的计算结果偏小。 展开更多

关键词 涡轮分子泵 分子密度分布 蒙特卡洛法 入口直接管 自由分子流

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涡轮分子泵叶列抽气性能的计算方法改进 被引量：5

10

作者 匡永麟 王晓冬 +1 位作者 黄海龙 张鹏飞 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期26-30,共5页

涡轮分子泵广泛应用于清洁高真空的获得。本文采用实验粒子蒙特卡洛算法,使用COMSOL对二维模型进行计算,更新了单级叶列抽气性能参数数据库,并在此基础上提出了计算涡轮叶列传输几率的新方法——面积加权法,同时根据改进算法编写计算程... 涡轮分子泵广泛应用于清洁高真空的获得。本文采用实验粒子蒙特卡洛算法,使用COMSOL对二维模型进行计算,更新了单级叶列抽气性能参数数据库,并在此基础上提出了计算涡轮叶列传输几率的新方法——面积加权法,同时根据改进算法编写计算程序。面积加权法更加接近于涡轮叶列的工况,使用此方法提高了计算准确度,为涡轮分子泵组合叶列的计算提供了可靠的支撑,为涡轮分子泵设计与性能评估提供了方法与依据。 展开更多

关键词 涡轮分子泵 抽气性能 传输几率 数值计算 面积加权法

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涡轮分子泵的整机动平衡 被引量：2

11

作者 黄迪南 沈祖培 +2 位作者 赵鸿宾 张济端 刘宝湘 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 1990年第4期228-233,共6页

由于涡轮分子泵在高转速下工作作,其转子的不平衡量引起的振动将会影响分子泵的性能和工作环境,严重时可引起破坏,因此,对分子泵的转子必须经过严格的动平衡。本文介绍了用影响系数法对FB-110型涡轮分子泵进行整机动平衡的步骤,以及测... 由于涡轮分子泵在高转速下工作作,其转子的不平衡量引起的振动将会影响分子泵的性能和工作环境,严重时可引起破坏,因此,对分子泵的转子必须经过严格的动平衡。本文介绍了用影响系数法对FB-110型涡轮分子泵进行整机动平衡的步骤,以及测量不平衡响应幅值、相位的方法,并用计算机程序控制平衡过程,程序采用人机对话的方式,简单易懂。实验结果表明。影响系数法平衡涡轮分子泵是切实可行的,而且残余不平衡响应可低于设计指标的要求。分子泵外壳振动通常小于0.05μm。 展开更多

关键词 涡轮分子泵 平衡转速 影响系数法 不平衡响应 计算机程序 不平衡量 硬支承平衡机 电荷放大器 工作环境 转速测量

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基于DSMC方法的涡轮分子泵跨流态抽气性能研究 被引量：2

12

作者 李博 马兆俊 +1 位作者 王晓冬 巴德纯 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期1623-1627,1632,共6页

基于直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法,可以计算获得涡轮分子泵叶列在不同稀薄气体流态下的抽气性能.通过改变涡轮叶列旋转速度、气体入口结构尺寸及被抽气体温度等参数,能够得到涡轮分子泵最大抽气效率和最大压缩比的变化情况.比较各参数在... 基于直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法,可以计算获得涡轮分子泵叶列在不同稀薄气体流态下的抽气性能.通过改变涡轮叶列旋转速度、气体入口结构尺寸及被抽气体温度等参数,能够得到涡轮分子泵最大抽气效率和最大压缩比的变化情况.比较各参数在不同流态下对抽气性能的影响程度,并计算不同流态下涡轮叶列返流的变化.计算得出增大叶片速度在分子流态下对涡轮分子泵性能的提升最为明显,缩小气体入口面积可以提升涡轮分子泵压缩比等结论.从而为提升涡轮分子泵抽气性能提供了手段,拓展了涡轮分子泵的工作范围. 展开更多

关键词 涡轮分子泵 DSMC方法 跨流态 抽气效率 压缩比

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混合分段算法计算涡轮分子泵的压缩比 被引量：4

13

作者 孙浩 孙浩林 +2 位作者 李博 马兆俊 王晓冬 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期663-666,共4页

为了进一步完善分子泵在整个流态区域内抽气性能的计算,本文分别对主要用于描述连续流体运动问题的连续流态方程法和主要用于描述分子流态问题的特征系数法进行了评价,两种方法在计算涡轮分子泵压缩比时有各自的适用范围。为了提高涡轮... 为了进一步完善分子泵在整个流态区域内抽气性能的计算,本文分别对主要用于描述连续流体运动问题的连续流态方程法和主要用于描述分子流态问题的特征系数法进行了评价,两种方法在计算涡轮分子泵压缩比时有各自的适用范围。为了提高涡轮分子泵在过渡流态下压缩比的计算精度,本文在比较两种方法的计算精度和适用范围的基础上提出了混合分段算法。通过与实验值的对比,发现通过混合分段算法得到的最大压缩比与实验值的最大误差为10.5%,相对于连续流态方程法和特征系数法分别减小了34.0%和44.7%,证实了混合分段算法的适用性。该方法可以分析整个流态区域内涡轮分子泵的抽气性能,为分子泵压缩比的全流域计算提供参考。 展开更多

关键词 涡轮分子泵 抽气特性 连续流态方程法 特征系数法 混合分段算法

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涡轮分子泵轴系结构关键特性的有限元分析 被引量：2

14

作者 程序雳 罗阳 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第9期73-74,78,共3页

涡轮分子泵是一种利用高速旋转的叶片把动量传输给被抽气体分子,使气体分子能够连续不断地从入口运动到出口并排出的动量传输式真空泵。作为高速精密机械的一种,涡轮分子泵对其轴系结构的机械特性有着很高要求。现以有限元分析软件Solid... 涡轮分子泵是一种利用高速旋转的叶片把动量传输给被抽气体分子,使气体分子能够连续不断地从入口运动到出口并排出的动量传输式真空泵。作为高速精密机械的一种,涡轮分子泵对其轴系结构的机械特性有着很高要求。现以有限元分析软件SolidWorks Simulation为依托,结合基础理论知识和传统算法,将有限元法引入到了涡轮分子泵轴系结构的设计中,并分析涡轮动叶片在工作状态下由于离心作用、温度升高作用产生的变形以及分析这两种特性对变形量的影响。 展开更多

关键词 涡轮分子泵轴系结构有限元法SolidWorks SIMULATION

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涡轮分子泵曲面叶片抽气特性研究 被引量：3

15

作者 匡永麟 王晓冬 +2 位作者 张国玉 张鹏飞 杜志华 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期731-736,共6页

涡轮分子泵广泛应用于半导体与薄膜工业、核物理及表面科学等领域,是获得超高真空环境的核心机械设备。本文从一体成型的涡轮转子的可加工性出发,提出了一种涡轮叶片的结构改进方案,并分别使用二维模型和三维模型对改进前后的结构进行... 涡轮分子泵广泛应用于半导体与薄膜工业、核物理及表面科学等领域,是获得超高真空环境的核心机械设备。本文从一体成型的涡轮转子的可加工性出发,提出了一种涡轮叶片的结构改进方案,并分别使用二维模型和三维模型对改进前后的结构进行性能评估:在相同几何结构下,二维模型计算单级涡轮叶列的何氏系数略高于三维模型,压缩比略低于三维模型。同时,改进模型在解决涡轮叶片叶根可加工性的同时,其最大何氏系数和最大压缩比均有一定程度的提升。 展开更多

关键词 涡轮分子泵 曲面叶片 抽气性能 结构设计 数值计算

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涡轮分子泵电源原理及维修方法探讨 被引量：1

16

作者 刘文贵 《质谱学报》 EI CAS CSCD 1996年第2期78-80,共3页

本文简述ＢＡＬＺＥＲＳ公司生产的涡轮分子泵电源的工作原理和工作过程，绘出了重要工作点的波形并给出了工作参数，根据作者的实践对电源的维修和改进提出了方案供探讨。

关键词 涡轮分子泵 电源 维修 质谱仪

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涡轮分子泵动叶片对轴系临界转速的影响

17

作者 华海宇 罗阳 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第7期109-111,115,共4页

涡轮分子泵轴系临界转速是泵设计过程中的重要参数,当轴系在其临界转速或附近运转时,产生的剧烈振动会严重影响轴系的稳定性。为了探究动叶片对临界转速的影响,在对泵的转子系统进行简化的前提下,利用传递矩阵法计算了轴系临界转速并在... 涡轮分子泵轴系临界转速是泵设计过程中的重要参数,当轴系在其临界转速或附近运转时,产生的剧烈振动会严重影响轴系的稳定性。为了探究动叶片对临界转速的影响,在对泵的转子系统进行简化的前提下,利用传递矩阵法计算了轴系临界转速并在此基础上借助有限元软件Solidworks Simulation对动叶片的共振频率进行了研究,有限元分析结果说明单个动叶片的共振频率远高于轴系临界转速;动叶片组在分析中可以简化为远程质量且将大幅度降低轴系临界转速,因此计算时必须将动叶片组包含在内。 展开更多

关键词 涡轮分子泵 临界转速 传递矩阵法 有限元分析 远程质量

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基于多样性特征和多源信息的分子泵故障诊断 被引量：5

18

作者 林鹏飞 陶继忠 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期33-39,共7页

为了实现准确可靠的涡轮分子泵故障诊断,提出了一种基于多样性特征和多源信息的分子泵故障诊断方法。在分子泵实验台上采集到分子泵不同故障下多个测点的振动信号,经过预处理后随机分为训练集和测试集。首先通过改变激活函数形成多个去... 为了实现准确可靠的涡轮分子泵故障诊断,提出了一种基于多样性特征和多源信息的分子泵故障诊断方法。在分子泵实验台上采集到分子泵不同故障下多个测点的振动信号,经过预处理后随机分为训练集和测试集。首先通过改变激活函数形成多个去噪自编码器,之后利用生成的深度自编码器对数据集进行多样性特征提取,最后将提取到的特征用于训练支持向量机(SVM)进行故障分类。实验结果表明该方法可以实现分子泵的准确故障诊断,准确率达到98.9%,而且在训练集不平衡或高背景噪声情况下依旧表现良好。 展开更多

关键词 涡轮分子泵 故障诊断 多样性特征 信息融合 去噪自编码器

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基于扫掠驱动面的动叶轮叶片铣削工艺 被引量：2

19

作者 武芃樾 刘桃 +1 位作者 兰成均 钱志强 《制造技术与机床》 北大核心 2019年第7期81-84,共4页

针对动叶轮叶片五轴侧铣过程中的根部过切问题,提出了基于设计扫掠驱动面的数控编程方法,并在此基础上形成了叶片铣削工艺方案,经过仿真计算和加工验证,该方法可行有效,对涡轮分子泵关键零部件的研制起到了良好的促进作用。

关键词 叶轮 涡轮分子泵 侧铣加工 扫掠面

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吸气式电推进中的气体捕集系统的设计分析 被引量：1

20

作者 杨超 胡远 +1 位作者 孙泉华 黄河激 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期232-240,共9页

针对吸气式电推进系统中的气体捕集系统,提出了一种能够准确计算气体捕集率的理论模型,并以此为基础开展了气体捕集系统的优化设计。首先,通过分析几类代表性气体捕集系统的捕集特点,提取了影响气体捕集率的关键参数。然后,通过分析进... 针对吸气式电推进系统中的气体捕集系统,提出了一种能够准确计算气体捕集率的理论模型,并以此为基础开展了气体捕集系统的优化设计。首先,通过分析几类代表性气体捕集系统的捕集特点,提取了影响气体捕集率的关键参数。然后,通过分析进气道内气体分子的微观行为,推导得到了气体捕集率的理论公式,获得了无量纲管长、末端净透射率等关键参数对气体捕集率的影响规律。最后,利用理论模型,对实际飞行条件下的气体捕集系统开展了优化设计。结果表明,当末端净透射率给定时气体捕集率随无量纲管长先增后减,且最大捕集率与末端净透射率正相关。通过使用涡轮分子泵提升末端净透射率并对无量纲管长进行优化,实际飞行条件下的气体捕集率可以达到50%以上。 展开更多

关键词 吸气式电推进 气体捕集 自由分子流 涡轮分子泵

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