真空中气体的流动状态
当真空气体内部存在压力差时,气体会由压力高处向压力低处流动,真空室中主要研究稀薄气体在管路中的流动问题。在管路中气体流动可分为三种基本流动状态: 湍流、黏滞流和分子流。气源从一种状态转变为另一种状态时,存在过渡区域,称为 湍-黏滞流,黏滞-分子流。由于湍流仅发生于真空系统工作之初的很短时间内,因此一般不加考虑。
(1)湍流: 管道中气体压力、流速较高时,流动处于不稳定状态,流场中各质点的速度随时间而变化,惯性力在流动中起主导作用。
(2)黏滞流: 管路中气体压力逐渐降低后,流动变为具有不同速度的流动层,流线随着管道形状变化而变化。对其研究可采用经典流体力学方法。
(3)分子流: 当管道中气体压力进一步降低到气体分子平均自由程和管道直径相当时,气体间的碰撞少到可以忽略的程度,气体分子只与管壁碰撞,气体的流动靠管内分子密度梯度。推动进行,是大量分子单独运动的综合效果。对其研究可采用统计力学的方法。
(4)黏滞-分子流(过渡流): 处于黏潜流和分子流之间的一种中间流动状态。
湍流向黏滞流的转变,不仅与气体的压力、流速有关,还与流动管道的尺寸以及气体的特性有关,一般用雷诺数来判别,不多述。