在深入理解無油渦旋真空泵的工作原理基礎(chǔ)上，對真空泵的主要部件進行三維實體造型，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建立一系列控制方程，并對建立的數(shù)學(xué)模型進行了合理的簡化和條件假設(shè)。利用FLUENT 模擬真空泵內(nèi)部流場，并對模擬結(jié)果進行了的分析和研究，得出無油渦旋真空泵內(nèi)部流場的分布，獲得無油渦旋真空泵流量場的流速場、壓強場等重要信息。為無油渦旋真空泵的強度校核等優(yōu)化設(shè)計提供一定參考。

　　為了適應(yīng)生產(chǎn)一些高端產(chǎn)品和特殊應(yīng)用場合對清潔真空環(huán)境的需要，無油渦旋真空泵是近年來得到迅速發(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，無油渦旋真空泵自投放市場以來，相比其他形式的真空泵，在結(jié)構(gòu)、工作效率、可靠性、振動及環(huán)保等方面有著獨特的優(yōu)勢，備受青睞。相比普通油泵，無油渦旋真空泵對真空應(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，是未來高端真空泵的發(fā)展趨勢。

　　無油渦旋真空泵借助容積的變化實現(xiàn)抽氣過程，這個過程通過動靜渦旋齒的嚙合形成不斷變化的工作壓縮腔來完成。壓縮腔中的流場分布，如流速場、壓強場等十分復(fù)雜，研究它的變化，對探究無油渦旋真空泵的工作過程、提高其工作效率和可靠性具有一定的實際參考意義。

1、工作壓縮腔內(nèi)部流場的模擬與分析

　　氣體流動的數(shù)學(xué)模型建立

　　無油渦旋真空泵的基本抽氣結(jié)構(gòu)由動渦旋盤和靜渦旋盤組成，而動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 度相對組合而成，并形成數(shù)對月牙狀的封閉容積，即工作壓縮腔，通過工作壓縮腔的容積改變，實現(xiàn)壓縮氣體的功能。在渦旋真空泵的實際工作過程中各壓縮腔之間其實并沒有明顯的界限，是連續(xù)變化的過程。真空壓縮腔內(nèi)的氣體流動是一個復(fù)雜的流動過程，根據(jù)一些條件假設(shè)，確定研究該流動是一個三維非定常、穩(wěn)態(tài)的湍流流動。

　　為了建立數(shù)學(xué)模型的需要，要對一些條件進行必要的簡化和假設(shè)：

　　(1)工作壓縮腔是狹長的幾何形狀，假設(shè)流體流動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，又可以把三維流動簡化為一個二維的問題。

　　(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)流體流動區(qū)域及周圍無泄漏。

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

　　壓縮腔中的流動為湍流流動，對于湍流流動，由于其流動的復(fù)雜性，通常要借助合適的湍流模型進行求解。在計算求解時采用應(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)角位置的速度場曲線中可以得出工作壓縮腔的速度分布情況。對于某個固定轉(zhuǎn)角位置時，氣體最大速度都集中在渦旋齒嚙合點附近，由嚙合點逐漸向腔體內(nèi)部遞減。

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

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

　　4、從模擬數(shù)據(jù)曲線與擬合數(shù)據(jù)曲線來看，壓力和速度場的分布不均勻，隨主軸轉(zhuǎn)角的增加，變化速率逐漸增加。仿真結(jié)果與實際工況下，真空泵運行過程中，壓力分布以及速度分布的情況基本吻合，進一步說明CFD 方法在研究無油渦旋真空泵內(nèi)部流場模擬方面的可行性。