Eindimensionale Modellierung von Spaltströmungen in Schraubenvakuumpumpen

Technische Vakua sind essenziell für die Herstellung zahlreicher Alltagsprodukte und unverzichtbar für moderne Industrien. Die Effizienz von Schraubenvakuumpumpen wird maßgeblich von den internen Leckagen beeinflusst, die durch betriebsbedingte Spalte entstehen. Geprägt wird die Spaltströmung von der Gasverdünnung, die von der Kontinuumsströmung bis zur molekularen Strömung reicht.

In diesem Band wird eine eindimensionale Theorie präsentiert, die Modellansätze aus dem Bereich der kompressiblen Gasströmungen und der verdünnten Strömungen zu einem umfassenden Modell für den gesamten Bereich der Gasverdünnung zusammenfasst. Dabei wird gezeigt, dass die erforderlichen Modellgleichungen ohne einschränkende Annahmen aus der kinetischen Gastheorie abgeleitet werden können. Zur Bestimmung der Dissipation werden Modelle entwickelt, die die Einflüsse der bewegten Wand, der Gasverdünnung und der stationären Trägheitskräfte berücksichtigen.

Besonderer Wert wird auf die Einfachheit der Modelle gelegt, sodass Leser*innen aus Industrie und Forschung sie mühelos in ihre eigenen Simulationswerkzeuge implementieren können. Die Theorie eignet sich hervorragend, um im Rahmen einer Kammermodellsimulation die innere Leckage von Schraubenvakuumpumpen zu bestimmen. Ihre Validierung durch experimentelle Daten bestätigt die hohe Genauigkeit der Theorie und unterstreicht ihre Anwendbarkeit für unterschiedliche Spaltgeometrien.