真空科学与技术学报

涡轮分子泵是获得和维持清洁高真空和超高真空环境的关键设备，广泛应用于高能粒子加速器、半导体制造、氦质谱检漏仪、薄膜与核聚变技术等高端领域，其地位和重要性不言而喻。近年来，涡轮分子泵的转速越来越高，这给传统直叶片结构的涡轮叶列带来了新的发展机遇与挑战。

为了解决“涡轮分子泵的抽气速率随着涡轮转速增加到一定程度以后就不再增加，仿佛进入了一个饱和状态”的瓶颈问题，本工作从分子气体动力学基本原理出发，采用蒙特卡洛方法，分析了涡轮转速提高以后给涡轮分子泵的抽气机制带来的新变化，发现了传统直叶片结构的抽气叶列和抽气模式与目前达到的高转速不匹配限制了抽速的提升，但高转速背景下又为其抽气性能的提升提供了可能。理论分析和研究发现在涡轮叶列中设置随叶片半径变化的扭转叶片是突破瓶颈的途径，论述了设置扭转叶片的根本原因，提出了高转速小角度的设计理念和新型扭转叶片几何建模的方法，以期实现最佳叶列结构的设计与求解，为研制高转速下高性能、高适应性涡轮分子泵提供理论依据与技术支撑，也为将来涡轮分子泵的结构优化设计提供了一个方向。