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渐变或梯变孔隙率结构的正压标准漏孔数值分析
刘燚;刘贝贝;蒋厚庸;张亦杰;周宇仁;由渐变或梯变孔隙率结构的多孔介质填充的正压标准漏孔，在不同工况条件下对漏孔漏率的影响机理进一步研究。文章采用数值模拟的方法建立数学模型。分析了不同渐变和梯变孔隙率、正压标准漏孔末端长度(△x2)以及不同类型气体在不同的进气压力下对漏孔漏率影响，并给出了压力场分布。结果表明：在进气压力和温度相同的条件下，梯变孔隙率获得的漏率都高于渐变孔隙率和恒定孔隙率下获得的漏率；渐变孔隙率结构的正压标准漏孔，其压力变化曲线的曲率随着斜率绝对值的增大而增大；漏率随着正压标准漏孔末端长度△x2的增大而降低；在粘滞流状态下气体的粘度与正压标准漏孔的漏率成反比。在进气压力600 kPa条件下，与恒定孔隙率ε =0.2相比，渐变孔隙率ε = 0.9-0.2获得的漏率提高了86.4%；与渐变孔隙率ε = 0.9-0.2相比，渐变孔隙率ε = 0.9-0.5获得的漏率提高了179%，梯变孔隙率ε = 0.9-0.7-0.5-0.3-0.2以及梯变孔隙率ε = 0.9-0.55-0.2 获得的漏率分别提高了6.9%和27.6%。基于上述结果得到了合理的设计多孔介质孔隙率结构变化能够有效控制漏率提高漏率稳定性的结论。该项研究对正压标准漏孔的加工设计提供借鉴作用。
八面体模型理论应用：泡沫金属的电阻率
刘培生;颜培烨;基于作者自建八面体模型得到的多孔材料电阻率计算公式，对系列泡沫金属产品进行对应的实践研究。考察不同材质和不同结构的泡沫金属产品，对该计算公式展开系列的实践应用和验证。研究结果显示，本表征公式既可较好地计算不同材质的泡沫金属的电阻率，也可较好地计算不同结构的泡沫金属的电阻率。这说明本表征公式具有良好的泡沫金属电阻率计算实践能力。
大型低温泵KDCP-22的设计仿真与性能实验
杨晨;王耀;管承红;卢政阳;董文庆;本文介绍了22寸口径单制冷机结构低温泵的设计及性能测试过程，简化传统结构降低了挡板与冷伞的加工难度，并通过导热、辐射模型对防辐射屏、挡板与冷伞等结构进行了仿真模拟，其中挡板上的实测数据(92.8K)与仿真数据(93.9K)差值最大，为1.1K；一二级的辐射漏热仿真值分别为52.339W和0.516W。依托低温泵性能测试平台，对样机的降温特性、抽气能力进行了系统性测试，其中低温泵从290K降至20K用时177min，稳定温度为一级65K，二级4.5K；氮气、氩气与氢气的抽速为13520、11154、16224 L·s-1；氩气的抽气容积值为13475Std·L(273.15K，1个标准大气压)，各项指标均满足设计要求，达到国外竞品同等水平。
螺杆真空泵抽气性能预测模型与分析方法研究
吴俊;朱文明;何海斌;王雷;吴青云;王旭迪;吴杰;随着半导体等领域对真空环境洁净度要求的提高，干式螺杆真空泵凭其无油、高抽速、节能等特性被广泛应用。通过数值模型实现对螺杆真空泵的抽气性能预测，是其研发设计的关键。已有螺杆真空泵抽速性能预测的腔室模型，不能正确给出气体在泵内输运过程的压强连续变化曲线。为此，本文提出了一种新的“动态腔室模型”，用于螺杆真空泵的抽气性能预测研究。通过与实验抽速曲线的对比，验证了本文提出的新模型能够更精确地预测螺杆真空泵的抽速性能:在趋近泵极限真空度、入口压强为5.8 Pa时，“动态腔室模型”的预测抽速为40.18 m3/h，与实测抽速差异率为31.5%，而已有腔室模型的预测抽速为41.63 m3/h，与实测抽速差异率为63.2%。并且“动态腔室模型”可以给出连续的螺杆转子腔室压强变化曲线，从而能够反映螺杆真空泵整个工作周期的气体输运状态。
EAST装置低Z材料粉末注入系统振动与流量控制研究
朱运;徐伟;左桂忠;汪哲;管艳红;元京升;黄明;胡建生;在磁约束核聚变全超导托卡马克（EAST）等离子体放电中，通过实时低Z粉末材料注入可以进行实时壁处理，有效地控制来自第一壁的杂质和燃料粒子再循环，促进高约束模式放电的获得与稳定维持。粉末注入系统通过压电陶瓷片在特定频率正弦波电压驱动下，产生共振从而驱动粉末流动，其振动特性直接关系到粉末注入的流量及稳定性等。本文重点研究了压电陶瓷片的振动模态、共振频率及其粉末流量的定标关系。首先，单一压电陶瓷片振动模态结果表明第一阶模态下压电陶瓷片振动效果最好，有利于粉末的流动。其次，压电送料器整体4阶的模态分析结果表明其在第一阶模态下最有利于粉末流动，共振频率为195 Hz。随后，粉末系统台面流量标定结果表明在正弦波驱动电压频率设置为195 Hz时，流量速率最大，与模拟结果基本一致。最后，在EAST装置上开展了长脉冲等离子体放电中实时粉末注入实验，实现了290秒的锂粉稳定注入，有效控制了燃料粒子再循环和杂质水平，促进了>300 s高约束等离子体的稳定获得。通过本文的研究，为EAST上低Z材料粉末系统高效稳定运行提供了有力的数据支撑，保证了粉末系统在长脉冲等离子体放电中的稳定运行，对等离子体边界粒子主动控制具有重要意义。
油气回收真空泵压缩机性能智能测试系统研究及工程应用
徐法俭;刘继睿;潘成新;黄志婷;王延建;刘玉倩;任昌青;油气回收是资源循环利用、环境保护、持续发展的动力，更是全球治理和社会发展需要。化石能源开采、输运、使用过程中挥发性油气不断产生，收集处理这些气体的装备涉及到真空泵、压缩机等。抽速和真空度是真空-压缩机最重要、互相关联参量，不同类型的真空泵有不同的气量测定理论、方法和规范。定压法和定质量流量是最常用的方法，传统测量方法采用手动控制测量元件，取得原始参数，再套入标准、规范公式计算出真空泵和压缩机的流量值（抽速）和对应压力（真空度）。但是这种测试方法大部分采用水银柱、油柱标识压力值、差压值，可能造成污染和人体损坏，不符合《关于汞的水俣公约》之规定，也无法实现智能化测试。为此我们依据气量测量原理，研究并实施了自动化采集数据和计算实现真空泵气量、压力等主参数的测量、记录、整理，并通过数据库建立、比对，对测量对象做出符合性、等级判定。该测试系统推广到工程中，通过现代网络技术与设计者、客户等建立实时的分析、调试和远程控制通道，实现油气回收输运装备分系统模块的数字化自动工作。
真空下陶瓷的摩擦放气现象及机理研究
张腾巍;周瑞安;王旭迪;压电陶瓷电机凭借高精度控制与无润滑系统的特性，在高真空乃至超高真空系统中应用日益广泛。然而，依靠摩擦驱动的压电陶瓷电机在运行时，不可避免地会产生摩擦放气现象，排出的气体将污染洁净的真空环境。因此，开展陶瓷在真空条件下的摩擦放气实验，研究其放气现象与机理，是有效控制摩擦放气影响的关键。本文以常用的96% 氧化铝陶瓷片为研究对象，在不同载荷、滑动速度和滑动距离的变量下，测定其摩擦放气量；运用RGA 质谱仪分析摩擦过程中释放的气体成分；利用SEM观测摩擦前后陶瓷微观表面变化。通过分析不同条件下的放气量曲线，探究诱导陶瓷摩擦放气的影响因素。结果表明：放气量与载荷、速度、距离均呈线性正相关，证实其受多因素协同作用，包括缺陷溶解气体释放、亚表面缺陷贯通及摩擦热效应。该发现为真空系统中陶瓷摩擦放气的控制提供了关键依据。
真空旁路开关机构运动特性不确定性分析
陈海;李国铮;刘晓明;李培源;郑佳圆;史红菲;陈军平;本文以3.6 kV/2500 A真空旁路开关适配单稳态永磁操动机构为研究对象，首先构建其三维物理数学模型，并通过有限元法开展数值模拟，聚焦机构服役过程中由于结构参量和外加驱动激励存在的不确定性因素，采用混沌多项式展开（PCE）法分析结构参数和外加激励的变化对机构平均速度与末速度概率分布的影响规律，并给出机构稳定运行所需的结构参数与激励参数可靠区间阈值。
基于阿伦尼乌斯公式的不同材料放气加速因子研究
宋仕涵;刘文豪;周瑞安;王旭迪;在材料放气的研究中，阿伦尼乌斯公式常用于加速寿命实验的加速因子计算，利用活化能定量表征其与温度之间的关系。然而，当前研究中往往忽略了放气率在实验过程中的变化，导致理论模型与实际结果存在偏差。本文以阿伦尼乌斯公式为基础，从理论上分别探讨了其与金属材料（304 不锈钢）和聚合物材料（聚酰亚胺）放气机理间的联系。结合材料放气的活化能与衰减因子，本文建立了统一的加速因子数学模型，并通过两种实验方法（流导法，升压法）进行验证。结果表明：由于放气机理不同，聚酰亚胺与不锈钢的衰减因子存在显著差异：聚酰亚胺的放气衰减现象明显，计算其加速因子时必须予以考虑。该研究为不同材料的加速寿命实验提供理论依据，并为后续多材料样品整体加速因子计算奠定了基础。
紫外辐照对聚酰亚胺薄膜放气率的影响
周瑞安;张腾巍;宋仕涵;王旭迪;真空系统中材料的放气率是影响其真空度的关键因素。聚酰亚胺(PI)因其优异性能广泛应用于真空领域，但其表面和内部会吸附溶解大量气体，导致未经处理的PI放气率可达10-6 Pa·m3/(s·cm2)量级。本文以聚酰亚胺薄膜为研究对象，系统探究紫外辐照对其放气行为的调控机制。通过设计波长(185 nm、254 nm、365 nm)、功率(40 W、60 W、100 W)及辐照时间(0–30 min)的多组对照实验，结合放气率测量系统，分析了紫外光解吸对PI放气率的影响规律。结果表明：紫外辐照通过直接光解吸、电子跃迁诱导解吸及光化学解吸等机制协同作用，可以显著降低PI放气率。使用254 nm，60 W的紫外灯，经过30 min的紫外辐照，PI的放气率降低了约76%。