ИСТИНА

Турбомолекулярные насосы (ТМН) являются неотъемлемой частью многих научных приборов, требующих высокого вакуума для работы, таких как масс-спектрометры и электронные микроскопы. С 1958 года было создано множество успешных технических решений, благодаря чему вакуумные насосы такого типа получили широкое распространение, однако, появление новых материалов, электронных компонентов позволяет улучшать характеристики ТМН: скорость откачки, степень сжатия, вес и размеры, что критически важно, например, в аэрокосмической отрасли1. В связи с этим, совершенствование методик расчёта параметров новых ТМН является важной научной задачей. К существующим методам расчёта параметров ТМН можно отнести аналитические и численные методы. Аналитические методы позволяют получить быстрый результат, но имеют ограничения, связанные с физической моделью ротора2, из-за чего не являются универсальными. Численные методы сегодня представлены, в основном, методом Монте-Карло с сектором ротора и статора в качестве расчётной области. В симуляции используется большое количество частиц, задаётся временной шаг, в ходе которого разрешаются перемещения молекул, их взаимодействие между собой и со стенками3. Данный метод результативен при малых числах Кнудсена, однако требует больших вычислительных мощностей и сложной подготовки исследуемого объёма. Из-за этого обычно исследуется только один диск ротора и статора, что может вносить погрешность. Нами был предложен метод компьютерного моделирования ТМН целиком, в режиме молекулярного течения. Ротор и статор насоса проектируется в CAD-программе и переводится в STL-формат. В полученный объём запускается одна молекула, взаимодействие которой с треугольниками поверхности решается аналитически, тем самым экономя вычислительные ресурсы. Из поведения молекулы рассчитываются основные характеристики ТМН: степень сжатия и скорость откачки. Данный метод является широкоуниверсальным, позволяет работать как с турбинными, так и с молекулярными ступенями, с лопатками и каналами любой формы, позволяет оценивать влияние зазоров на откачные характеристики ТМН.