Математическое моделирование работы безмасляного винтового вакуумного насоса

Рассмотрены варианты математического и численного моделирования безмасляного винтового вакуумного насоса, отмечены их достоинства и недостатки. Обоснована необходимость создания математической модели рабочего процесса такого насоса. Описаны наиболее часто встречающиеся типы профилей роторов винтового вакуумного насоса. Приведены блок-схема математической модели и уравнения, лежащие в ее основе, а также основные допущения, использованные при создании математической модели. Рассмотрен метод расчета теплообмена в проточной части винтового вакуумного насоса. Математическим моделированием получены основные характеристики винтового вакуумного насоса. Выполнено их сравнение с экспериментальными характеристиками. Для уточнения математической модели проведены численные и натурные эксперименты. Установлено, что математическая модель позволяет достаточно точно прогнозировать характеристики НВВ, вследствие чего ее можно использовать в проектной и опытно-конструкторской работе по созданию новых безмасляных винтовых машин.
EDN: MMOPJB, https://elibrary/mmopjb

Литература

[1] Hoffman D.M., Singh B., Thomas J.H. Handbook of vacuum science and technology. Academic Press, 1998. 835 p.

[2] Dry compressing vacuum pumps. Leybold full line catalog 2018. Leybold, 2018. 57 p.

[3] Ma K., Guo B., Zhou Z. et al. CFD simulation and experimental studying of a dry screw vacuum pump. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., 2021, vol. 1180, art. 012043, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/1180/1/012043

[4] Lu Y., Kovacevic A., Read M. et al. Numerical study of customised mesh for twin screw vacuum pumps. Designs, 2019, vol. 3, no. 4, art. 52, doi: https://doi.org/10.3390/designs3040052

[5] Zhang W., Jiang Q., Bois G. et al. Experimental and numerical analysis on flow characteristics in a double helix screw pump. Energies, 2019, vol. 12, no. 18, pp. 3420, doi: https://doi.org/10.3390/en12183420

[6] Li Z., Zhang Y., Chen Z. Effects of stable clearances on backflow in the variable-pitch screw vacuum pump. Mech. Ind., 2021, vol. 22, art. 46, doi: https://doi.org/10.1051/meca/2021046

[7] Yan D., Tang Q., Kovacevic A. et al. Rotor profile design and numerical analysis of 2–3 type multiphase twin-screw pumps. Proc. Inst. Mech. Eng. E, 2018, vol. 232, no. 2, pp. 186–202, doi: https://doi.org/10.1177/0954408917691798

[8] Ohbayashi T., Sawada T., Hamaguchi M. et al. Study on the performance prediction of screw vacuum pump. Appl. Surf. Sci., 2001, vol. 169-170, pp. 768–771, doi: https://doi.org/10.1016/S0169-4332(00)00788-1

[9] Li Z., Li L., Zhao Y. et al. Test and analysis on the working process of dry scroll vacuum pump. Vacuum, 2010, vol. 85, no. 1, pp. 95–100, doi: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2010.04.008

[10] Willie J. Analytical and numerical prediction of the flow and performance in a claw vacuum pump. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2018, vol. 425, art. 012026, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/425/1/012026

[11] Li D., He Z., Wang C. et al. Design methodology and performance analysis of conical rotors for dry screw vacuum pumps. Vacuum, 2021, vol. 185, art. 110025, doi: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2020.110025

[12] Wang J., Wei S., Sha R. et al. Design methodology of a new smooth rotor profile of the screw vacuum pump. Vacuum, 2019, vol. 159, pp. 456–463, doi: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2018.10.064

[13] Бурмистров А.В., Саликеев С.И., Бронштейн М.Д. Прямые и обратные потоки в бесконтактных вакуумных насосах. Казань, КГТУ, 2009. 231 с.

[14] Ласкин А.А., Райков А.А., Саликеев С.И. и др. Расчет проводимости щелевых каналов винтового вакуумного насоса в вязкостном режиме. Вакуумная техника и технология. Тр. 29-й Всерос. науч.-тех. конф. С межд. участием. Санкт-Петербург, Изд-во СПбГЭТУ ЛЭТИ, 2022, с. 46–49.

[15] Ласкин А.А., Капустин Е.Н., Райков А.А. и др. Экспериментальное исследование откачных характеристик винтового вакуумного насоса. Вакуумная техника и технологии. Мат. 31-й Всерос. науч.-тех. конф. с межд. участием. Санкт-Петербург, Изд-во СПбГЭТУ ЛЭТИ, 2024, с. 118–122.

[16] Li Z., Li L., Zhao Y. et al. Theoretical and experimental study of dry scroll vacuum pump. Vacuum, 2009, vol. 84, no. 3, pp. 415–421, doi: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2009.09.005