طراحی و شبیه سازی عملکرد یک پمپ توربوملکولار چند طبقه با استفاده از روش tpmc

در این پژوهش ابتدا تاریخچه ای از کار های انجام شده در زمینه شبیه سازی طراحی و بررسی عملکرد پمپ های توربوملکولار ارائه می شود. در ادامه به معرفی مدل های ریاضی بررسی جریان آزاد ملکولی و روش مونت کارلو که یک روش شناخته شده در حل تقریبی مسائل فیزیکی است پرداخته می شود. سپس عملکرد یک طبقه پمپ توربوملکولار به روش ذره آماری نمونه مونت کارلو (tpmc) شبیه سازی می شود و نتایج آن با داده های تجربی مقایسه و اعتبار دهی می شود. شبیه سازی به صورت سه بعدی و در دستگاه مختصات استوانه ای اینرسی متصل به محور پمپ انجام می شود. در این حالت خط سیر ملکول به صورت خط راست می باشد. در محاسبات انجام شده ضخامت پره، لقی بین پره و پوسته و لقی بین روتور و استاتور در نظر گرفته می شود اما از اثرات گرانش و برخورد های بین ملکولی صرفنظر گردیده است. شبیه سازی مذکور برای یک پمپ توربوملکولار چند طبقه تعمیم داده شده است. در ادامه یک الگوریتم تکرار برای شبیه سازی اثر ملکول های برگشتی به طبقه های قبل ارائه شده و همگرایی الگوریتم به صورت تحلیلی اثبات شده است همچنین عملکرد پمپ شبیه سازی شده با داده های تجربی مقایسه و اعتبار دهی می شود. در ادامه این پژوهش تاثیر پارامتر های هندسی روی عملکرد پمپ بررسی شده و با استفاده از آن یک منحنی طراحی بر اساس شرایط مرزی پریودیک در هر ردیف پره، ارائه شده و یک پمپ توربوملکولار چند طبقه بر اساس آن طراحی و شبیه سازی شده است. اختلاف نسبت فشار مورد انتظار و نسبت فشار حاصل از شبیه سازی آن با پمپ مشابه دیگری که بر اساس شرایط مرزی نرمال در هر ردیف پره طراحی شده است، مقایسه می شود. نتایج نشان می دهد که استخراج منحنی طراحی بر اساس فرض شرایط مرزی پریودیک و طراحی پمپ بر مبنای آن به میزان ??/? درصد بهتر از طراحی پمپ بر اساس فرض شرایط مرزی نرمال نسبت فشار طراحی را ارضا می نماید.