在深入理解無(wú)油渦旋真空泵的工作原理基礎(chǔ)上，對(duì)真空泵的主要部件進(jìn)行三維實(shí)體造型，劃分了若干月牙形工作壓縮腔在不同角度的二維圖，作為分析的控制容積。結(jié)合真空泵壓縮腔的特點(diǎn)建立一系列控制方程，并對(duì)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了合理的簡(jiǎn)化和條件假設(shè)。利用FLUENT 模擬真空泵內(nèi)部流場(chǎng)，并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了的分析和研究，得出無(wú)油渦旋真空泵內(nèi)部流場(chǎng)的分布，獲得無(wú)油渦旋真空泵流量場(chǎng)的流速場(chǎng)、壓強(qiáng)場(chǎng)等重要信息。為無(wú)油渦旋真空泵的強(qiáng)度校核等優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一定參考。

　　為了適應(yīng)生產(chǎn)一些高端產(chǎn)品和特殊應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)清潔真空環(huán)境的需要，無(wú)油渦旋真空泵是近年來(lái)得到迅速發(fā)展的高科技真空獲得設(shè)備。作為一種新型的容積式真空泵，無(wú)油渦旋真空泵自投放市場(chǎng)以來(lái)，相比其他形式的真空泵，在結(jié)構(gòu)、工作效率、可靠性、振動(dòng)及環(huán)保等方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，備受青睞。相比普通油泵，無(wú)油渦旋真空泵對(duì)真空應(yīng)用儀器設(shè)備和環(huán)境沒有污染，并且抽速、壽命、能耗等指標(biāo)均更勝一籌，是未來(lái)高端真空泵的發(fā)展趨勢(shì)。

　　無(wú)油渦旋真空泵借助容積的變化實(shí)現(xiàn)抽氣過(guò)程，這個(gè)過(guò)程通過(guò)動(dòng)靜渦旋齒的嚙合形成不斷變化的工作壓縮腔來(lái)完成。壓縮腔中的流場(chǎng)分布，如流速場(chǎng)、壓強(qiáng)場(chǎng)等十分復(fù)雜，研究它的變化，對(duì)探究無(wú)油渦旋真空泵的工作過(guò)程、提高其工作效率和可靠性具有一定的實(shí)際參考意義。

1、工作壓縮腔內(nèi)部流場(chǎng)的模擬與分析

　　氣體流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型建立

　　無(wú)油渦旋真空泵的基本抽氣結(jié)構(gòu)由動(dòng)渦旋盤和靜渦旋盤組成，而動(dòng)渦旋盤和靜渦旋盤由具有相同漸開線型線的渦旋體，相位差180 度相對(duì)組合而成，并形成數(shù)對(duì)月牙狀的封閉容積，即工作壓縮腔，通過(guò)工作壓縮腔的容積改變，實(shí)現(xiàn)壓縮氣體的功能。在渦旋真空泵的實(shí)際工作過(guò)程中各壓縮腔之間其實(shí)并沒有明顯的界限，是連續(xù)變化的過(guò)程。真空壓縮腔內(nèi)的氣體流動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜的流動(dòng)過(guò)程，根據(jù)一些條件假設(shè)，確定研究該流動(dòng)是一個(gè)三維非定常、穩(wěn)態(tài)的湍流流動(dòng)。

　　為了建立數(shù)學(xué)模型的需要，要對(duì)一些條件進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化和假設(shè)：

　　(1)工作壓縮腔是狹長(zhǎng)的幾何形狀，假設(shè)流體流動(dòng)的方向和渦旋盤旋轉(zhuǎn)的方向一致。

　　(2)沿齒高方向的各參數(shù)變化較小，又可以把三維流動(dòng)簡(jiǎn)化為一個(gè)二維的問題。

　　(3)內(nèi)部流體為理想氣體，等壓比熱及其他一些傳遞參數(shù)假設(shè)成為恒定的。

　　(4)流體流動(dòng)區(qū)域及周圍無(wú)泄漏。

　　(5)在靠近壁面的壓力梯度成零，湍動(dòng)能和耗散率采用壁面函數(shù)法來(lái)求解。

　　壓縮腔中的流動(dòng)為湍流流動(dòng)，對(duì)于湍流流動(dòng)，由于其流動(dòng)的復(fù)雜性，通常要借助合適的湍流模型進(jìn)行求解。在計(jì)算求解時(shí)采用應(yīng)用廣泛的兩方程模型，壓力———速度耦合選用SIMPLE算法，在靠近固體壁面的近壁面處采用壁面函數(shù)法。

2、結(jié)論

　　1、從不同主軸轉(zhuǎn)角位置的速度場(chǎng)曲線中可以得出工作壓縮腔的速度分布情況。對(duì)于某個(gè)固定轉(zhuǎn)角位置時(shí)，氣體最大速度都集中在渦旋齒嚙合點(diǎn)附近，由嚙合點(diǎn)逐漸向腔體內(nèi)部遞減。

　　2、從不同主軸轉(zhuǎn)角位置的壓力場(chǎng)曲線中可以得出工作壓縮腔的壓力分布情況。對(duì)于某個(gè)固定轉(zhuǎn)角位置時(shí)，腔體內(nèi)的最大壓力都集中在渦旋齒嚙合點(diǎn)附近，由嚙合點(diǎn)逐漸向腔體內(nèi)部遞減。

　　3、在模擬真空泵不同轉(zhuǎn)角的流場(chǎng)分布時(shí)，提出了利用小角度(步長(zhǎng)為1°)離散數(shù)值模擬，代替連續(xù)的工作過(guò)程的方法，得到了入口邊界條件的經(jīng)驗(yàn)方程。

　　4、從模擬數(shù)據(jù)曲線與擬合數(shù)據(jù)曲線來(lái)看，壓力和速度場(chǎng)的分布不均勻，隨主軸轉(zhuǎn)角的增加，變化速率逐漸增加。仿真結(jié)果與實(shí)際工況下，真空泵運(yùn)行過(guò)程中，壓力分布以及速度分布的情況基本吻合，進(jìn)一步說(shuō)明CFD 方法在研究無(wú)油渦旋真空泵內(nèi)部流場(chǎng)模擬方面的可行性。