三葉轉子氣冷式羅茨真空泵的流場(chǎng)數值分析

　　本文利用數值模擬軟件FLUENT 建立三葉轉子氣冷式羅茨真空泵的二維計算模型，采用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)對氣冷式羅茨真空泵內部流動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬。分析了轉子在轉動(dòng)情況下泵內部流場(chǎng)的變化、內部流場(chǎng)的壓強分布以及進(jìn)排氣腔的速度分布，得出泵內部流場(chǎng)的流動(dòng)規律,為氣冷式羅茨真空泵的設計和分析提供理論依據，同時(shí)可以用于氣冷式羅茨真空泵的性能預測及優(yōu)化設計。

　　氣冷式羅茨真空泵具有結構簡(jiǎn)單、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)廣泛應用于大型空間模擬裝置、汽輪機動(dòng)平衡裝置、化工等各行業(yè)，市場(chǎng)前景廣闊、經(jīng)濟效益顯著(zhù)。在真空技術(shù)網(wǎng)以往的文章里中已經(jīng)對氣冷式羅茨真空泵轉子的型線(xiàn)進(jìn)行分析比較，從中可知在泵的中心距和外圓半徑相同的條件下，轉子葉數越多，容積利用系數λ 越大。目前國內的氣冷式羅茨真空泵的轉子基本上是兩葉寬頭圓弧擺線(xiàn)型線(xiàn)，試驗表明將氣冷式羅茨真空泵的轉子結構從兩葉圓弧擺線(xiàn)轉子改為三葉圓弧擺線(xiàn)轉子，可顯著(zhù)提高抽氣速率和降低噪聲。

　　氣冷式羅茨真空泵的結構及運轉特點(diǎn)使其難以通過(guò)實(shí)驗工具對內部流動(dòng)進(jìn)行檢測。隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展，CFD 越來(lái)越多地應用于流體設備的設計和流場(chǎng)分析中，CFD 數值模擬可真實(shí)地顯示流體的流動(dòng)狀況。本文采用廣泛應用于CFD行業(yè)的FLUENT 軟件模擬三葉轉子氣冷式羅茨真空泵的內部流動(dòng)，分析內部流場(chǎng)的流動(dòng)情況，為氣冷式羅茨真空泵及同類(lèi)產(chǎn)品的優(yōu)化設計提供參考。

3、結論

　　(1) 工作腔與返冷氣口相通時(shí)，腔內存在壓差，出現強度較大的渦旋，結果使腔內壓強均勻，渦旋逐漸減小直至消失，在這過(guò)程中返冷氣口處產(chǎn)生周期性的渦旋噪聲。

　　(2) 進(jìn)氣腔處渦旋較多，由于轉子的周期性運動(dòng)，產(chǎn)生周期性的進(jìn)氣渦旋噪聲。

　　(3) 由于轉子與轉子、轉子與泵內壁間存在間隙，高壓氣體通過(guò)間隙向低壓氣體區域高速返流，影響泵的抽氣速率、極限真空及噪聲。

　　(4) 工作腔與排氣腔相通前工作腔內的氣體壓強已經(jīng)達到排氣壓強，排氣腔處的氣體流動(dòng)狀況較好，基本沒(méi)有渦旋產(chǎn)生，排氣腔處的渦旋噪聲基本沒(méi)有。