پایان نامه شبیه‌ سازی عددی پره‌ های روتور پمپ توربومولکولی محوری

word
73
2 MB
32569
مشخص نشده
کارشناسی ارشد
قیمت: ۷,۳۰۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه شبیه‌ سازی عددی پره‌ های روتور پمپ توربومولکولی محوری

    پایان‌نامه کارشناسی ارشد

    گرایش طراحی کاربردی

    چکیده

    در این پایان‌نامه، در زمینه فناوری خلأ، اهمیت، کاربرد و نقش این فناوری در صنعت و پیشبرد تحقیقات علمی، اصطلاحات فنی مرتبط با این فناوری، انواع پمپ‌های خلأ، کاربردها، مزیت و معایب هر یک از پمپ‌های خلأ، اهمیت مطالعه پمپ توربومولکولی محوری و کارهای انجام شده در این زمینه، مطالبی ارائه شده است. تمرکز عمده بر روش‌های شبیه‌سازی جریان در رژیم‌های مختلف و نتایج حاصل از آن بوده است. انواع پارامترهای هندسی پره، تاثیر گذار بر عملکرد سیالاتی پمپ معرفی و مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین چینش و علت چینش پره‌ روتور پمپ توربومولکولی محوری بیان شده است. با انجام شبیه‌سازی دیسک حلقه‌ای دوار به روش المان محدود و با نرم‌افزار انسیس ورک بنچ و همچنین حل الاستیسیته این پایان‌نامه پی گرفته شده است. در این شبیه‌سازی و حل الاستیسیته، فرض بر تغییر شکل کوچک بر اثر سرعت پایین چرخش روتور بوده است. سپس شبیه‌سازی عددی پره روتور با فرض تغییر شکل بزرگ بر اثر سرعت چرخش بالای روتور صورت گرفته است و برنامه کامپیوتری که بتواند از حل الاستیسیته با فرض تغییر شکل کوچک، ماکزیمم مقادیر تنش ون مایزز و تغییر شکل را در تغییر شکل بزرگ پیش‌بینی کند، تهیه شده است. در ادامه دو دیسک حلقه‌ای دوار متصل به هم، حل تحلیلی و شبیه‌سازی عددی شده است. همچنین پره ردیف‌های مختلف روتور پمپ توربومولکولی محوری مدل‌سازی و شبیه‌سازی عددی شده است. تاثیر ضخامت و ارتفاع پره بر نتایج شبیه‌سازی ارائه شده است. در ادامه تاثیر پروفیل‌های مختلف پره بر نتایج شبیه‌سازی مورد بررسی قرار گرفته است. در پایان مدل جدیدی از پره روتور ساخته شده از دو جنس ارائه و مورد بررسی و مقایسه با پره ساخته شده از یک جنس قرار گرفته است. لازم به ذکر است در قسمت‌هایی مانند دیسک روتور که نتایج به صورت تحلیلی قابل به ارائه بوده است، تهیه و برای اعتبارسنجی شبیه‌سازی عددی مورد استفاده قرار گرفته است. حل تحلیلی و شبیه‌سازی عددی مطابقت خوبی داشته‌اند.

    کلمات کلیدی: خلأ، پمپ توربومولکولی، شبیه‌سازی، پره روتور، تحلیل تنش و کرنش، دیسک حلقه‌ ای دوار، پروفیل

    1-1-تعریف مسأله

    امروزه سیستم‌های وکیوم یا خلأ در صنایع مختلف کاربرد زیادی پیدا کرده است. محیط‌های خلأ دو ویژگی اساسی دارند. اولین ویژگی این است که محیطی تمیز با قابلیت کنترل عوامل ناخواسته که برای انجام فرایندهای خاص فیزیکی و شیمیایی به محیط‌های ویژه نیاز دارند، را ایجاد می‌کند و دیگر اینکه تغییرات اساسی در خواص فیزیکی مواد نظیر کاهش نقطه ذوب و تبخیر را موجب می‌شود. این دو ویژگی کلید انجام بسیاری از فرایندهای علمی در محیط خلأ می‌باشند. از سوی دیگر، خلأ شرایط جو زمین را نیز شبیه‌سازی می‌کند. این امر امکان انجام آزمایش‌های بسیاری که برای سفرهای فضایی حیاتی است و انجام آن در داخل جو زمین ممکن نیست را در روی زمین میسر می‌نماید. امروزه با استفاده از ویژگی‌های فوق فرایندهای بسیاری در محیط خلأ انجام می‌شوند و امکان تولید بسیاری از محصولات با فناوری بالا فراهم شده است. خلأ در پیشرفت صنایع الکترونیک، شیمیایی، پزشکی، دارو‌سازی، صنایع غذایی، متالوژی و خودرو نقش عمده‌ای را ایفا می‌کند. مواردی که در زندگی روزانه کاربردهای وسیعی دارند، نظیر سلولهای خورشیدی، قطعات نیمه‌هادی‌ها نظیر حسگرها و آی سی‌ها، شیشه‌های عایق حرارتی، بسیاری از ابزارهای مکانیکی برشی با مقاومت سطحی بالا، عینک‌های طبی و آفتابی، ضدعفونی محصولات کشاورزی، تولید مواد شیمیایی، بازرسی جوش، تولید دیسک‌های فشرده کامپیوتری، ساخت کامپوزیت‌ها، ساخت بدنه یخچال، تعمیر سیستم‌های سرد کننده، تعویض روغن اتومبیل تنها نمونه‌هایی از کاربردهای وسیع خلأ می‌باشند. علاوه بر این خلأ نقش مهمی در حوزه‌های تحقیق و توسعه و تکنولوژی زیستی ایفا می‌کند، به گونه‌ای که این فناوری را می‌توان کلید دستیابی به حوزه فناوری‌های میکرو و نانو قلمداد نمود.

              با توجه به کاربردهای وسیع و کلیدی فناوری خلأ در زمینه‌های مختلف علوم و صنایع، ضروری است تا اقدامات گسترده و نظام‌مندی در جهت بومی‌سازی این فناوری در کشور انجام پذیرد. در این

    راستا، یکی از راهبردهای اصلی، گسترش تحقیق و توسعه برای طراحی و ساخت سیستم‌ها و تجهیزات مربوط به این فناوری می‌باشد.

              در سال‌های اخیر توجه به فناوری خلأ در کشور به تدریج اهمیت خود را به دست آورده است. فناوری خلأ بالا، امروزه کاربرد بسیاری در صنعت داشته و در اکثر زمینه‌ها نقش موثری را ایفا می‌نماید. دستیابی به دانش طراحی و ساخت تجهیزات خلأ بالا امروزه یکی از دستاوردهای مهم و پر اهمیت هر کشور به‌شمار می‌آید. وظیفه اصلی در ایجاد محیط خلأ بر عهده انواع پمپ‌های تولیدکننده خلأ می‌باشد. در این پایان‌نامه نیز هدف، بررسی گوشه‌ای از دنیای وسیع طراحی تجهیزات خلأ یعنی پمپ‌های توربومولکولی محوری می‌باشد.

              پمپ توربومولکولی محوری قادر به ایجاد خلأ بسیار بالا تا فشار (10-10) پاسکال می‌باشد. در فناوری خلأ این پمپ‌ به دلایل متعددی چون تمیز بودن، سازگاری، راه اندازی سریع پمپ، قابلیت پیش‌بینی خلأ تولید شونده، سادگی عملیات و درجه بالای اعتبار از بعد عملیاتی، به طور گسترده در تولید خلأ بالا و خیلی بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

              بنابر کاربرد وسیع فناوری خلأ در توسعه تکنولوژی و پیشبرد اهداف پژوهشی- صنعتی و نقش ویژه پمپ‌های توربومولکولی در ایجاد خلأ بالا، شبیه‌سازی پره‌های پمپ توربومولکولی و افزایش عملکرد آن، امکان دستیابی به محدوده خلأ بالاتری را موجب خواهد شد. بنابراین در این پایان‌نامه تحلیل و شبیه‌سازی عددی پره‌های روتور پمپ توربومولکولی محوری به عنوان هدف اصلی مد نظر بوده است. در این راستا تأثیر پارامترهای هندسی گوناگون مانند ارتفاع، ضخامت  اثرات پروفیل پره، در حین شبیه‌سازی مورد مطالعه قرار گرفته است. شایان ذکر است حداکثر نسبت تراکم، حداکثر سرعت بی‌‌بعد، حداکثر تغییر شکل پره[1] و حداکثر تنش ون‌مایزز ناشی از اثرات گریز از مرکز، تأثیرگذار

    اصلی بر عملکرد پمپ توربومولکولی می‌باشند. با توجه به موارد مذکور، سعی بر یافتن شرایط بهینه برای نیل به ماکزیمم راندمان شده است.

    1-2-ضرورت و اهمیت مطالعه تکنولوژی سیستم‌های خلأ

    در یک دسته‌بندی کلان، سیستم‌های خلأ، زیرمجموعه ماشین‌آلات تلقی می‌شوند. هنگامی که از فناوری سیستم‌های خلأ نام برده می‌شود، منظور توانایی طراحی، ساخت، توسعه، به کارگیری و تعمیر و نگهداری درست این گروه از ماشین‌آلات است. در این بخش ضرورت و اهمیت مطالعه فناوری خلأ، همچنین جایگاه و ارتباط این فناوری با فناوری‌های دیگر، وضعیت جهانی و موقعیت این فناوری در ایران مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

    1-2-1-ویژگی‌های فناوری سیستم‌های خلأ

    طبق یک طبقه‌بندی، فناوری‌ها بر اساس اهمیتی که در توسعه اقتصادی، صنعتی و یا بنیه دفاعی دارند، به چهار گروه حیاتی، عام، توان‌آور و اقتصادی کننده تقسیم می‌شوند[1]. فناوری خلأ، از آنجا که توسعه آن برای رونق همه بخش‌های صنعتی ضرورت داشته و می‌تواند در طیف وسیعی از فرآیندها و محصولات به کار گرفته شود، جزء تکنولوژی‌های عام قرار می‌گیرد. تکنولوژی‌های عام، نوعاً به فناوری‌هایی گفته می‌شود که توسعه آن‌ها برای رونق همه بخش‌های صنعتی ضرورت داشته و اختصاص به یک بخش از صنعت ندارد.

              در ارزیابی هر فناوری مسأله چرخه عمر فناوری و جایگزینی با فناوری‌های جدیدتر مدنظر قرار می‌گیرد. به‌علاوه رابطه هر فناوری با فناوری‌های مکملش نیز حائز اهمیت است، زیرا سرنوشت فناوری‌های مکمل به یکدیگر وابسته‌اند. شناخت زنجیره ارزش و وابستگی‌ها و گلوگاه‌های تکنولوژیک پیش رو برای برنامه‌ریزی بلند مدت توسعه تکنولوژی ضروری می‌باشد. همواره انواع مختلف فناوری برای تامین نیازهای بشر در رقابت با یکدیگر ظهور یافته و یا منسوخ می‌شوند. فناوری‌های عام، همچون فناوری سیستم‌های خلأ، ذاتاً جایگزین نداشته و نیاز به آن‌ها همیشگی است، زیرا فرآیندهای مبتنی بر خلأ همواره نیازمند سیستم‌های خلأ هستند. لذا چرخه عمر این فناوری عام، همواره از رشد و ارتقاء خوبی برخوردار بوده است. تحول فناوری سیستم‌های خلأ، معمولاً حاصل ارتقاء در فناوری زیرسیستم‌ها، استفاده از مواد پیشرفته‌تر و هوشمندسازی می‌باشد. در اینجا لازم به ذکر است که یک فناوری عام مثل سیستم‌های خلأ با پایان یافتن چرخه عمر یک فناوری خاص مثل سامانه تولید لامپ تصویر که آن فناوری عام را به کار گرفته است، از بین نمی‌روند، بلکه فناوری به عنوان یک توانمندی به صورت پیشرفته‌تری در سایر فناوری‌های خاص ادامه حیات می‌دهد.

              ساخت سیستم‌های خلأ، علاوه بر خلأسازها و خلأسنج‌ها، وابسته به فناوری‌های طراحی، ساخت و تولید قطعات فلزی (از جمله ریخته‌گری، ماشین‌کاری ، برش، جوش‌کاری، بریزینگ، عملیات حرارتی و شکل‌دهی)، قطعات الستومر، قطعات سرامیک و شیشه، فناوری‌های الکترونیک، الکترونیک صنعتی و کنترل می‌باشد. به طور خاص با توجه به کاربرد سیستم‌های خلأ، فناوری‌های پیشرفته مختلف خاصی مانند لیزر، پرتو الکترونی، مولد‌های الکتریکی فرکانس بالا یا ولتاژ بالا در سیستم‌ها استفاده می‌شود. باید توجه داشت که از دیدگاه سایر فناوری‌ها، فناوری خلأ خود یک فناوری مکمل تلقی می‌شود. حسب مورد به عنوان یک ضرورت غیر قابل اجتناب، منحصر به فرد و بدون جایگزین، به طور مثال در فناوری‌های مبتنی بر پرتو الکترون، یا به عنوان یک عامل بهبود کیفیت، به طور مثال در فناوری ریخته‌گری دقیق، به کار گرفته می‌شود.

    1-3-معرفی تکنولوژی خلأ

    پیش از هر چیز لازم است تکنولوژی خلأ، تاریچه استفاده از این علم، کاربرد آن در زندگی روزمره و صنعت، تجهیزات مورد استفاده در این زمینه، اصطلاحات علمی و کارهای انجام شده در این زمینه، چه در سطح کشور عزیزمان ایران و چه در سطح بین المللی، مورد بررسی قرار گیرد تا شناخت اجمالی از این مهم حاصل آید.

    1-3-1-تعریف خلأ یا وکیوم

    واژه خلأ به معنی تهی و خالی است و واژه لاتین وکیوم[2] از معادل لاتین کلمه خالی[3] می‌آید. وکیوم یا خلأ به فضایی گفته می‌شود که خالی از ماده باشد. در چنین حالتی مولکول‌های هوا که عامل ایجاد فشار می‌باشند، نیز وجود ندارند. این تعریف ایده‌آل وکیوم می‌باشد. فشار صفر مطلق در این فضا تعریف نمی‌شود. در عمل رسیدن به چنین محیطی امکان‌پذیر نیست، زیرا همیشه تعدادی مولکول گاز وجود دارند. اما رسیدن به فشارهای بسیار بسیار پایین، دور از واقعیت نیست و امروزه سیستم‌های وکیومی تولید شده‌اند که می‌توانند محیط‌هایی با قدرت تفکیک مولکول بر واحد حجم بسیار پایین ایجاد کنند. در اصطلاح به فشارهای پایین‌تر از فشار اتمسفر هوا، حالت خلأ گفته می‌شود. با این وصف فشار مابین فشار اتمسفر و صفر مطلق را می‌توان حوزه سیستم‌های وکیوم دانست.

    1-3-2-کاربردهای خلأ و فرایندهای متداول تحت سیستم‎های خلأ

    فناوری خلأ کلیه فرایندهایی را شامل می‌شود که در فشار کمتر از فشار اتمسفر انجام می‌شوند. یک فرایند تحت خلأ به طور معمول برای یکی از مقاصد زیر انجام می‌شود.

    برای حذف ترکیباتی که به صورت فیزیکی یا شیمیایی درحین فرایند واکنش انجام می‌دهند (ذوب فلزات واکنش‌گر مانند تیتانیوم).

    برای برهم زدن تعادل محیط در شرایط اتمسفریک مثل حذف گازها و ترکیبات فرار از یک ماده (گاززدایی یا خشک کردن تصعیدی) و یا جذب گاز از سطوح (تمیز کردن لوله‌های مایکروویو و شتاب‌دهنده‌های خطی در حین ساخت).

    به منظور افزایش فاصله یک ذره که امکان برخورد آن با ذرات دیگر قبل از رسیدن به هدف وجود دارد. (پوشش‌های تحت خلأ، شتاب‌دهنده‌های ذره و لامپ‌های تلویزیونی).

    برای کاهش اثر تعداد ملکول‌ها در واحد زمان (کاهش آلودگی‌های سطحی در حضور خلأ، تمیز کردن سطوح و تهیه فیلم‌های بسیار نازک و کاملاً خالص.

              شاید بتوان عمده‌ترین کاربردهای خلأ را در جابجایی مکانیکی (انتقال مواد سبک و سنگین به وسیله مکش)، نصب قطعات الکترونیکی دقیق روی چیپس‌های سیلیکون خلاصه نمود اما به طور قطع کاربرد‌های خلأ بسیار وسیع‌تر و علاوه بر موارد فوق می‌توان به بسته‌بندی‌های خلأ، شکل دادن اجسام، گاززدایی از روغن‌ها و حلال‌های مایع، تقطیر و گاززدایی از فولاد مایع اشاره نمود. مثلاً در فشار‌های کاهش یافته تا حدود4-10 تور، بعضی فرایند‌های متالورژی مثل ذوب، قالب‌گیری، پوشش، لعاب و اعمال حرارت انجام می‌گیرد. بعضی فرایند‌ها در صنایع غذایی و شیمیایی مانند خشک‌کردن انجمادی و تقطیر نیز در خلأ انجام می‌گیرد. خشک‌کردن انجمادی به طور وسیعی در صنایع داروسازی برای تولید واکسن، آنتی بیوتیک و نگه‌داری پوست و پلاسمای خون مورد استفاده قرار می‌گیرد. در صنایع غذایی با استفاده از خشک‌کردن انجمادی، بسیاری از مواد غذایی را می‌توان برای زمان‌های طولانی و بدون ایجاد تغییر در خواص تغذیه‌ای، عطر و طعم، نگه‌داری نمود و روز به روز کاربرد آن گسترده‌تر می‌شود. در فشارهای کاهش‌یافته کمتر از 6-10 تور، لامپ‌های روشنایی، عایق‌بندی الکتریکی و لامپ‌های تصویر تلویزیونی، لوله‌های اشعه ایکس، عدسی‌های عینک، پوشش‌های بسیار نازک الکترونیکی و شناساگرهای اسپکترومتر جرمی ساخته می‌شوند.

              فناوری خلأ از دهه پنجاه با سرعت بالایی توسعه یافته است[2, 3, 4]. در تحقیقات و در بیشتر شاخه‌های صنعت حضور تجهیزات خلأ ضروری می‌باشد[5]. با توجه به زمینه‌های کاربردی خلأ، تعداد فرایندهایی که قابل انجام است، بسیار زیاد است[6].

    Abstract

    In this research, information was presented about vacuum technology, significance, application and role of this technology in industry and important of scientific researchs in chapter one. Chapter tow, has been focused on flow simulation and its results and kinds of geometric parameters of blade effecting on pumping performance charactristics of axial turbomolecular pump have been investigated and different information have been presented about fluid flow simulation in turbomolecular pump in various flow regimes. Also, arrange and reason of rotor blade arrange of axial turbomolecular pump have been investigated. In chapter there, rotating annular disk has been analysed by elasticity theory and numerical simulation using finite element with ANSYS Workbench software. In this simulation and elasticity solution, assumption has been put on small deformation caused by low speed of rotor rotation. Then, numerical simulation of blade has been done on large deformation caused by high speed of rotor rotation and code which predicts elasticity solution with assumption of small deformation maximum equivalent strss and deformation with assumption of large deformation, has been prepared. Then two annular rotating attached disks have been analysed and have done by numerical simulation .In another part of chapter 3, blades of different row of axial turbomolecular pump rotor have been done by numerical simulation with finite element method and effect of thickness and height of blade have been presented on the results. Also, effect of different profiles of rotor blade has been investigated on simulation results. At last, new model of rotor blade produced of two materials has been presented and has been compared with blade produced of one material.

     

    Keywords: Simulation, Analysis, Axial Turbomolecular Pump, Rotor Blades, Annular Rotating disk, Double Disk, Ansys Workbench, Stress, Strain, Profile,

  • فهرست و منابع پایان نامه شبیه‌ سازی عددی پره‌ های روتور پمپ توربومولکولی محوری

    فهرست:

    صفحه تصویب‌نامه                                                                                                          الف

    گواهی صحت و اصالت پایان نامه و مجوز بهره برداری                                                                ب

     

    1- فصل اول: مقدمه  1

    1-1-     تعریف مسأله  2

    1-2-     ضرورت و اهمیت مطالعه تکنولوژی سیستم‌های خلأ   4

    1-2-1- ویژگی‌های فناوری سیستم‌های خلأ   4

    1-3-     معرفی تکنولوژی خلأ   5

    1-3-1- تعریف خلأ یا وکیوم  6

    1-3-2- کاربردهای خلأ و فرایندهای متداول تحت سیستم‎های خلأ   6

    1-3-2-1-       کاربرد خلأ در صنایع   9

    1-3-3- اصطلاحات مورد استفاده در فیزیک خلأ   10

    1-3-3-1-       واحد‌های خلأسنجی   11

    1-3-3-2-       مسیر یا پویش آزاد میانگین   12

    1-3-3-3-       اعداد بی‌بعد رینولدز و نادسن   13

    1-3-3-4-       نسبت تراکم پمپ    14

    1-3-3-5-       سرعت پمپاژ  14

    1-3-3-6-       ظرفیت پمپاژ  14

    1-3-3-7-       نشت    15

    1-3-4- تقسیم‌بندی خلأ به نواحی مختلف بر اساس محدوده فشار  15

    1-3-5- رژیم‌های مختلف جریان گازی   16

    1-3-5-1-       جریان پیوسته یا لزج   17

    1-3-5-2-       جریان لغزشی یا انتقالی یا نادسن   18

    1-3-5-3-       جریان مولکولی   19

    1-4-     انواع پمپ‌های خلأ و کاربردهای آن‌ها 21

    1-4-1- پمپ‌های ایده‌آل   22

    1-4-2- پمپ‌های واقعی   22

    1-4-3- انواع پمپ‌های خلأ   25

    1-4-3-1-       پمپ‌های ایجاد کننده خلأ کم و متوسط   26

    1-4-3-2-       پمپ‌های ایجاد کننده خلأ بالا و فوق بالا  26

    1-5-     پمپ توربومولکولی محوری   32

    1-5-1- ضرورت مطالعه پمپ توربومولکولی محوری   34

    1-6-     پیشینه پژوهش     37

    1-7-     اهداف تحقیق حاضر  42

    1-8-     رئوس مطالب تحقیق   43

    1-9-     نکات منحصر به فرد پایان‌نامه  45

    2- فصل دوم: بررسی جریان سیال در پمپ توربومولکولی محوری  

    2-1-     مبانی تئوری جریان مولکولی  

    2-1-1- انواع مدل‌های ریاضی جهت بررسی جریان در پمپ توربومولکولی  

    2-1-2- تاریخچه کاربرد روش مونت کارلو 

    2-1-3- حل مستقیم جریان مولکولی به روش مونت کارلو 

    2-1-4- حل مستقیم جریان مولکولی به روش ذره نمونه مونت کارلو 

    2-1-5- برخورد مولکول‌های گاز در حال تعادل با سطح جامد 

    2-1-6- بررسی اثر دو مشخصه مهم پمپ توربومولکولی  

    2-1-7- بررسی اثر سرعت و زاویه پره بر عملکرد پمپ توربومولکولی محوری  

    2-2-     بررسی اثر نشتی بر عملکرد پمپ توربومولکولی محوری  

    2-3-     بررسی اثر تغییر زاویه گوه پره بر عملکرد پمپ توربومولکولی محوری در مقایسه با پره‌های موازی  

    2-4-     بررسی اثر ارتفاع پره بر عملکرد پمپ توربومولکولی محوری  

    2-5-     بررسی اثر فاصله دو پره به وتر پره بر عملکرد پمپ توربومولکولی محوری  

    2-6-     بررسی اثر لقی بین روتور و استاتور بر عملکرد پمپ توربومولکولی محوری  

    2-7-     بررسی تاثیر پروفیل بدنه پره روتور بر عملکرد پمپ توربومولکولی محوری  

    2-8-     بررسی افزایش عملکرد پمپ توربومولکولی محوری با ترکیب پمپ مولکولی درگ   

    2-9-     بررسی و مقایسه عملکرد چند پمپ تجاری توربومولکولی  

    2-10-نتیجه‌گیری  

    2-11-ساختار و نحوه چینش پره‌های پمپ توربومولکولی محوری  

    3- فصل سوم: شبیه‌سازی دوبعدی دیسک و سه‌بعدی پره‌های پمپ توربومولکولی محوری  

    3-1-     روش‌های حل عددی   Error! Bookmark not defined.

    3-1-1- روش تفاضل محدود 

    3-1-2- روش المان محدود 

    3-1-3- روش المان مرزی  

    3-2-     معرفی برنامه انسیس ورک بنچ  

    3-3-     حل تحلیلی و عددی دو بعدی دیسک حلقه‌ای دوار 

    3-3-1- مبانی نظری و استخراج معادلات با فرض الاستیسیته مسأله 

    3-3-2- ویرایش و اصلاح معادلات استخراجی از حل الاستیسیته 

    3-3-2-1-       معادلات اصلاحی ویرایش شده 

    3-3-2-2-       نتایج معادلات اصلاحی دیسک حلقه‌ای در سرعت چرخش 18000 دور بر دقیقه 

    3-3-2-3-       نتایج معادلات اصلاحی دیسک حلقه‌ای در سرعت چرخش 250000 دور بر دقیقه 

    3-3-3- بررسی تاثیر سرعت زاویه‌ای بر حداکثر جابه‌جایی، تنش دیسک حلقه‌ای دوار 

    3-3-4- حداکثر سرعت زاویه‌ای مجاز دیسک حلقه‌ای دوار 

    3-4-     حل تحلیلی و عددی دو بعدی، دو دیسک حلقه‌ای دوار متصل به هم  

    3-5-     حل عددی سه بعدی دیسک و پره‎های روتور پمپ توربومولکولی   Error! Bookmark not defined.

    3-5-1- تاثیر پارامترهای آیروالاستیسیته بر پره‌های پمپ توربومولکولی محوری  

    3-5-2- بررسی پدیده خزش در پره‌های روتور پمپ توربومولکولی  

    3-5-3- مدل و ابعاد پره‎های روتور پمپ توربومولکولی محوری   Error! Bookmark not defined.

    3-5-4- فرضیات مساله  Error! Bookmark not defined.

    3-5-5- مقایسه نتایج شبیه‌سازی یک ردیف کامل پره‌ با یک پره با شرط پریودیک و شرط تکیه‌گاه بدون اصطکاک    Error! Bookmark not defined.

    3-5-6- مقایسه نتایج حاصل از شبیه‌سازی پره ردیف‌های مختلف روتور پمپ توربومولکولی محوری  

    3-5-7- تاثیر ضخامت پره بر نتایج شبیه‌سازی یک ردیف پره روتور پمپ توربومولکولی محوری   Error! Bookmark not defined.

    3-5-8- تاثیر ارتفاع پره بر نتایج شبیه‌سازی یک ردیف پره پمپ توربومولکولی محوری   Error! Bookmark not defined.

    3-5-9- تاثیر پروفیل‌های مختلف پره بر نتایج شبیه‌سازی پره روتور پمپ توربومولکولی محوری   Error! Bookmark not defined.

    3-5-10- بررسی نتایج حاصل از شبیه‌سازی پره روتور پمپ توربومولکولی محوری ساخته شده از دو جنس متفاوت....

    4- فصل چهارم: اعتبارسنجی و صحت‌سنجی نتایج   47

    4-1-     اعتبارسنجی تحلیل استاتیکی خطی با فرض تغیییر شکل کوچک    48

    4-1-1- تحلیل استاتیکی خطی تیر دو سر گیردار  48

    4-2-     اعتبارسنجی تحلیل استاتیکی غیر خطی با فرض تغییر شکل بزرگ    50

    4-2-1- تحلیل استاتیکی غیر خطی صفحه دایروی تحت فشار یکنواخت    50

    4-2-2- تحلیل استاتیکی غیر خطی صفحه یک سرگیردار  51

    4-3-     بررسی عدم وابستگی نتایج شبیه‌سازی‌ پره روتور پمپ توربومولکولی محوری به مش     53

    4-4-     بررسی تغییرات ماکزیمم تنش ون مایزز و تغییر شکل کلی با سرعت چرخش روتور  56

    5- نتیجه‌گیری و پیشنهادات   58

    5-1-     نتیجه‌گیری   59

    5-2-     پیشنهادات   60

    6- منابع و مراجع   62

    پیوست (مقالات)

     

    منبع:

     

    طبائیان، سید کمال،1376 ، "تکنولوژی، تعارف و برداشتها" دفتر مطالعات مؤسسه آموزشی و تحقیقاتی صنایع دفاعی، گزارش شماره 76,2,4.

    Pfeiffer Vacuum Annual report, 2006.

    Ulvac, Inc Annual report, 2005.

    Varian Inc. Annual report, 2006.

    سند چشم‌انداز جمهوری اسلامی ایران و قانون برنامه چهارم توسعه فرهنگی، اقتصادی و اجتماعی، سازمان مدیریت.

    Burfoot, D., Hayden, R., & Badran, R. (1989). Simulation of a pressure cook/water and vacuum cooled rocessing system. In R. W. Field, & J. Howell (Eds.), Process engineering in the food industry developments and opportunities (pp. 27–41). London: Elsevier Applied Science.

    اولویت‎های ملی تحقیق و توسعه در زمینه تجهیزات و سیستم‌های خلأ بالا، سومین کنفرانس ملی خلأ ایران، دانشگاه صنعتی شریف.

    Becker W. Eine neue Molekula-pump. Vacuum Technik, Jahrgang 7, 149, Heft 7, Proceedings of the First nternational Vacuum Congress. Namur, 1958..

    Kruger CH, Shapiro AH.The axial-flow compressor in the free-molecule range.Proceedin gs of the Second International Symposium on Rarefied Gas Dynamics.New York: Academic Press; 1961, p.117–40.

    Kruger CH, Ph.D. Thesis, Massachusetts Institute of Technology; 1960..

    Hablanian M. In: Thomas E, editor. Proceedings of the first international vacuum Congr Namur. Pergamon; 1960..

    German Patent No. 1,015,573 (September,1957..

    Finol, H. J., "study of Free Molecule Flow Through a Cascade", S.M. Thesis, Dep. of Mech. eng., Mass Inst. Technology, Cambridge, Massachusette, 1958..

    Sawada T, et al.The axial flow molecular pump, 1st report. Inst Phys Chem (Japan) 1968;62(2):49–64..

    Sawada T, et al.The axial flow molecular pump, 2nd report. Bull JSME 1971;14(67):48–57..

    Sawada T, Taniguchi O.The axial flow molecular pump, 3rd report.Bull JSME 1973;16(92):312–8..

    Iida, S. and Kimura, O. (1974) In Proceedings of 6th International Vacuum Congress, Kyoto, Japan, March 25–29..

    Dabiri, A.E., "Effect of Rotor Clearance on Pressure Ratio and Pumping Speed of Molecular Pump", AIAA Journal, Vol. 15, No. 11, pp. 1537-8, Nov. 1977..

    Chu JG, Hua ZY.The Statistical theory of turbomolecular pumps.J Vac Sci Techol A 1982;20(4):1101–4..

    Katsimichas S, et al.General geometry calculations of onestage molecular flow transmission probabilities for turbomolecular pumps.J Vac Sci Techol A 1995;13(6):2954–61..

    Schneider TN, Katsimichas S, de Oliveira CRE, Goddard AJH. J Vac Sci Technol A 1998;16:175..

    Heo JS, Hang YK. DSMC calculations of blade rows of a turbomolecular pump in the molecular and transition flow regions. Vacuum 2000;56:133-42..

    Skovorodko PA.The topology of molecular flow in axial compressor.Proceedings of the 47th AVS International Symposium on Vacuum, Thin Films, Surfaces/Interfaces and Processing, Boston, USA, October 2000. pp. 155..

    Chang Y-W, Jou R-Y. Direct simulation of pumping characteristics in a fully 3D model ofa single-stage turbomolecular pump.AppSurf Sci 2001;169e170:772-6..

    Amoli A, et al. Some features of molecular flowin a rotor–stator roww ith real topology. Vacuum 2004; 72 (4) :427–38..

    Amoli A, Hosseinalipour SM. A continuum model for pumping performance of turbomolecular pumps in all flow regimes. Vacuum 2004;75:361-6..

    Wang S, Ninokata H. A three-dimensional DSMC simulation of single-stage turbomolecular pump adopting accurate intermolecular collisions models. J Fluid Sci Technol 2006;1(2):58e71..

    Wang, S., et al., "Numerical Study of a Single blade Row in Turbomolecular Pump", Journal of Vacuum., Vol. 83, pp. 1106- 1117, 2009..

    حسین شکوهمند، سید محمد تقوی و نوید پیرزای خبازی، 1386، بررسی اثر عدم تعادل گرمایی و ضریب تطبیق گرمایی بر عملکرد پمپ توربومولکولی محوری، پانزدهمین کنفرانس بین‌المللی مهندسی مکانیک ایران (ISME2007).

    Versluis R, et al., “Numerical Investigation of Turbomolecular Pumps Using the Direct Simulation Monte Carlo Method With Moving Surfaces”. J Vac Sci Technol A, 27(3): 543-547, 2009..

    M. Shams and M. Taghavi, et al., “Mathematical Simulation of Free Molecular Flowin a Three-Dimensional Turbomolecular Pump with Nonparallel Blades”, Journal of Dispersion Science and Technology, 31:299–306, 2010..

    محمد ماستیانی و همکاران، 1390، بررسی عملکرد پمپ توربومولکولی با استفاده از روش شبیه سازی مستقیم مونت کارلو، نوزدهمین کنفرانس بین‌المللی مهندسی مکانیک ایران (ISME2011).

    Sengil N, Edis FO. Fast cell determination of the DSMC molecules of multistage turbomolecular pump design. Comput Fluids 2011;45(1): 6202-..

    N Sengil; “Performance increase in turbomolecular pumps with curved type blades”; vacuun xxx (2012) 1-6..

    M. Iqbal,. and Wasy, et al.; “Design modification in rotor blade of turbomolecular pump”; Nuclear Instruments and Methods in Physics ResearchA 678(2012) 88–90..

    Bird GA.Molecular gas dynamics, the direct simulation of gas flow.Oxford: Oxford Science Publications, Clarendon Press; 1994..

    M.H. Hablanian; “Engineering aspects of turbomolecular pump design”; Vacuum 82 (2008) 61-65..

    J.S. Heo and Y.K. Hwang; “DSMC calculations of blade rows of a turbomolecular pump in the molecular and transition flow regions”; Vacuum 56 (2000) 133-142..

    S. Wang; “The Pumping Performances of The Turbomoleculae Pump Simulated by Direct Simulation Monte Carlo Method”; Progress in Nuclear Energy 47 (2005) 664-671..

    SM, Hoeinalipour, Effect of Non-Parallel Blades on Axial-Turbo Molecular Pump Performance, Proceedings of the 9th Asian Congress of Fluid Mechanics, Isfahan, Iran,2002..

    تقوی، سید محمد، شمس، مهرزاد، آملی، علی؛ «بررسی زاویه پره بر عملکرد پمپ توربومولکول محوری»؛ چهاردهمین کنفرانس سالانه (بین المللی) مهندسی مکانیک- اردیبهشت ۱۳۸۵ - دانشگاه صنعتی اصفهان.

    S. Wang and H. Ninokatah; “Numerical study of a single blade row in turbomolecular pump”; vacuun 83 (2009) 1106-1117..

    Oleg B. Malyshev, “Characterisation of a turbo-molecular pumps by a minimum of parameters”, Vacuum 81 (2007) 752–758..

    Finite Element Simulations with ANSYS Workbench 14 by Huei-Huang Lee, NCKU, Taiwan.

    Timoshenko SP, Goodier JN, 1970. Theory of elasticity. 3rd ed. New York: McGraw-Hill.

    Blazynski TZ ,1983. Applied elasto- plasticity of solids. London: Macmillan Press LTD.

    G J Nie, R C Batra, Stress analysis and material tailoring in isotropic linear thermoelastic incompressible functionally graded rotating disk of variable thickness, Composite Structure, vol. 92, (2010), pp.720-729.

    پمپ توربومولکولی محوری TMP450، ساخته و طراحی مجید انتظامی پژوه.

    D. Bhuptani; “Structural and modal analysis of A300 wing structure”; Indira Gandhi National Open University, New Delhi, Indian Institute for Aeronautical Engineering & Information Technology. 2012)).

    Amr M.S. El-Hefny, et al. , “ STRESS ANALYSIS OF A GAS TURBINE ROTOR USING FINITE ELEMENT MODELING”, Production Engineering & Design For Development, PEDD7,Cairo, February 7 – 9, 2006..

    https://confluence.cornell.edu/pages/viewpage.action

    S. Timoshenko, Strength of Materials, Part 1, Elementary Theory and Problems, 3rd Edition, CBS Publishers and Distributors, pg. 22 and 26..

    Timoshenko S.P., Woinowsky-Krieger S., Theory of Plates and Shells, McGraw-Hill, 2nd Edition, Article 97, equation 232, pg. 401..

    K. J. Bathe, E. N. Dvorkin, "A Formulation of General Shell Elements - The Use of Mixed Interpolation of Tensorial Components”, International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 22 No. 3, 1986, pg. 720



تحقیق در مورد پایان نامه شبیه‌ سازی عددی پره‌ های روتور پمپ توربومولکولی محوری, مقاله در مورد پایان نامه شبیه‌ سازی عددی پره‌ های روتور پمپ توربومولکولی محوری, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه شبیه‌ سازی عددی پره‌ های روتور پمپ توربومولکولی محوری, پروپوزال در مورد پایان نامه شبیه‌ سازی عددی پره‌ های روتور پمپ توربومولکولی محوری, تز دکترا در مورد پایان نامه شبیه‌ سازی عددی پره‌ های روتور پمپ توربومولکولی محوری, تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه شبیه‌ سازی عددی پره‌ های روتور پمپ توربومولکولی محوری, مقالات دانشجویی درباره پایان نامه شبیه‌ سازی عددی پره‌ های روتور پمپ توربومولکولی محوری, پروژه درباره پایان نامه شبیه‌ سازی عددی پره‌ های روتور پمپ توربومولکولی محوری, گزارش سمینار در مورد پایان نامه شبیه‌ سازی عددی پره‌ های روتور پمپ توربومولکولی محوری, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه شبیه‌ سازی عددی پره‌ های روتور پمپ توربومولکولی محوری, تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه شبیه‌ سازی عددی پره‌ های روتور پمپ توربومولکولی محوری, مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه شبیه‌ سازی عددی پره‌ های روتور پمپ توربومولکولی محوری, رساله دکترا در مورد پایان نامه شبیه‌ سازی عددی پره‌ های روتور پمپ توربومولکولی محوری

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول
بانک دانلود پایان نامه رسا تسیس