Данная работа посвящена разработке модели молекулярного вакуумного насоса для анализа влияния геометрических и динамических параметров на откачные характеристики. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1) Изучение различных видов вакуумных насосов, их особенностей проектирования и использования; 2) Применение инструмента многокритериального ранжирования для определения важности различных параметров и характеристик вакуумного насоса, влияющих на его критерии разработки; 3) Создание симулятора сверхвысокого вакуума для исследования и оптимизации различных параметров вакуумных систем, с возможностью анализа модели на устойчивость, управляемость, наблюдаемость и моделирования процессов с дегазированием, зависящих от времени; 4) Исследование влияния динамических и геометрических параметров насосов на откачные характеристики. Были проведены расчеты методом математического моделирования с помощью программного обеспечения Matlab и Python для откачки различных веществ, наглядно показывающие влияние геометрии и динамики на основные параметры внутри молекулярного вакуумного насоса. С помощью данной информационной модели пользователь может напрямую получать давление в системе и использовать при исследовании откачных характеристик молекулярных вакуумных насосов, использующихся в проектировании механизмов откачки и считывания давления.

This work is devoted to the development of a molecular vacuum pump model to analyze the influence of geometrical and dynamic parameters on the pumping characteristics. The objectives of the research were: 1) Study of different types of vacuum pumps, their design and use features; 2) Application of a multi-criteria ranking tool to determine the importance of various parameters and characteristics of a vacuum pump affecting its design criteria; 3) Creation of an ultrahigh vacuum simulator to study and optimize various parameters of vacuum systems, with the ability to analyze the model for stability, controllability, observability and simulation of time-dependent degassing processes; 4) Investigation of influence of dynamic and geometrical parameters of pumps on pumping characteristics. Mathematical modeling calculations with Matlab and Python software for pumping different substances were carried out, clearly showing the influence of geometry and dynamics on the main parameters inside the molecular vacuum pump. With this information model, the user can directly obtain the system pressure and use it in the study of the pumping characteristics of molecular vacuum pumps used in the design of pumping and pressure sensing mechanisms.

• СОДЕРЖАНИЕ
• ВВЕДЕНИЕ
• ГЛАВА 1 Анализ предметной области
  • 1.1 Этапы развития вакуумных насосов
    • 1.1.1 Насосы для передачи импульса
    • 1.1.2 Насосы для захвата
    • 1.1.3 Выбор предмета исследования
  • 1.2 Тенденции и прогноз развития молекулярных вакуумных насосов
  • 1.3 Постановка задачи
  • 1.4 Выводы по первой главе
• ГЛАВА 2 Проектирование и разработка информационной модели МВН
  • 2.1 Метод анализа иерархий
    • 2.1.1 Реализация метода анализа иерархий для модели МВН
    • 2.1.2 Визуализация результатов, полученных методом анализа иерархий на Python
    • 2.1.3 Вывод по использованию метода анализа иерархий
  • 2.2 Разработка математической модели
    • 2.2.1 Распределение давления в вакуумной камере при динамическом потоке газа
    • 2.2.2 Описание моделирования процесса откачки газа МВН в широком диапазоне давлений
    • 2.2.3 Исследование параметров откачных характеристик МВН
    • 2.2.4 Математическая модель откачки газа МВН
  • 2.3 Анализ модели на устойчивость, управляемость и наблюдаемость
    • 2.3.1 Анализ устойчивости системы
    • 2.3.2 Анализ управляемости системы
    • 2.3.3 Анализ наблюдаемости системы
    • 2.3.4 Проверка модели с помощью программного кода
  • 2.4 Выводы по второй главе
  • 3
• ГЛАВА 3 Реализация и тестирование разработанной информационной модели МВН
  • 3.1 Принятые допущения для расчета давления, зависящего от времени, при молекулярном потоке
  • 3.2 Реализация информационной модели МВН в программе MatLab
  • 3.3 Реализация информационной модели МВН в программе Python
  • 3.4 Выводы по третьей главе
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• ПРИЛОЖЕНИЕ А МЕТОД АНАЛИЗА ИЕРАРХИЙ НА PYTHON
• ПРИЛОЖЕНИЕ Б ПРОВЕРКА МОДЕЛИ НА УСТОЙЧИВОСТЬ, УПРАВЛЯЕМОСТЬ И НАБЛЮДАЕМОСТЬ
• ПРИЛОЖЕНИЕ В ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ МВН