包涵餘隙洩漏之螺旋凹槽式分子邦浦之流場分析

Abstract

本文是以計算流體力學的方法分析螺旋凹槽式分子邦浦內的流場。為處理直角交錯網格不易解決的不規則邊界，本研究採用非正交曲線座標，計算格點則使用非交錯式網格佈置，以SIMPLE法則求解代數方程式。本研究最大的不同是在計算流道的範圍中包括了流道與流道之間的間隙，並將所得的結果與Urano與Enosawa的實驗值、康嘉濱的計算結果比較之，並探討各設計參數對邦浦抽氣效能的影響。 在本研究中是以動量平衡的理論分析各參數對邦浦的影響，根據此理論，壓力的提升主要是由流道兩側邊的壓力差所造成，在研究中則是將出口壓力固定，利用不同的幾何參數去測試結果，而當所得入口壓力愈小時，表示其抽氣效能愈好。所選取作為測試的幾何參數有：轉子與管壁間的間隙高度、流道與水平之間的夾角、流道高度、流道數目及不同的轉速下的差異。結果顯示當轉子與管壁間的間隙愈小時，愈少流體能由間隙中帶走能量，提高了兩側邊的壓力差，也因此降低了入口壓力，能得到較佳的抽氣效能；流道與水平的夾角愈大，則兩側邊的壓差愈大但面積卻減小，所以存在一個最佳值；當以固定質量流率流入時，流道高度愈高則入口截面積愈大，平均流速減小使流體由壁面傳遞所得到的能量增加降低了入口壓力，不過當流道高度愈高時，因逆向壓力梯度所造成的迴流影響會愈明顯，造成入口壓力的提升，因此在流道高度上有一最佳值；流道數目較少時，因流道寬度增加，造成流道側邊壓差增加，因而有較好的效能；而當轉速愈快時，所產生的剪應力愈大，兩側邊的壓力差愈大，抽氣效能也隨之提高。