1-1-   تعریف مسأله

امروزه سیستم‌های وكیوم یا خلأ در صنایع مختلف كاربرد زیادی پیدا كرده است. محیط‌های خلأ دو ویژگی اساسی دارند. اولین ویژگی این است که محیطی تمیز با قابلیت كنترل عوامل ناخواسته كه برای انجام فرایندهای خاص فیزیکی و شیمیایی به محیط‌های ویژه نیاز دارند، را

 ایجاد می‌کند و دیگر اینکه تغییرات اساسی در خواص فیزیكی مواد نظیر كاهش نقطه ذوب و تبخیر را موجب می‌شود. این دو ویژگی كلید انجام بسیاری از فرایندهای علمی در محیط خلأ می‌باشند. از سوی دیگر، خلأ شرایط جو زمین را نیز شبیه‌سازی می‌كند. این امر امكان انجام آزمایش‌های بسیاری كه برای سفرهای فضایی حیاتی است و انجام آن در داخل جو زمین ممكن نیست را در روی زمین میسر می‌نماید. امروزه با استفاده از ویژگی‌های فوق فرایندهای بسیاری در محیط خلأ انجام می‌شوند و امكان تولید بسیاری از محصولات با فناوری بالا فراهم شده است. خلأ در پیشرفت صنایع الكترونیك، شیمیایی، پزشكی، دارو‌سازی، صنایع غذایی، متالوژی و خودرو نقش عمده‌ای را ایفا می‌كند. مواردی كه در زندگی روزانه كاربردهای وسیعی دارند، نظیر سلولهای خورشیدی، قطعات نیمه‌هادی‌ها نظیر حسگرها و آی سی‌ها، شیشه‌های عایق حرارتی، بسیاری از ابزارهای مكانیكی برشی با مقاومت سطحی بالا، عینك‌های طبی و آفتابی، ضدعفونی محصولات كشاورزی، تولید مواد شیمیایی، بازرسی جوش، تولید دیسك‌های فشرده كامپیوتری، ساخت كامپوزیت‌ها، ساخت بدنه یخچال، تعمیر سیستم‌های سرد كننده، تعویض روغن اتومبیل تنها نمونه‌هایی از كاربردهای وسیع خلأ می‌باشند. علاوه بر این خلأ نقش مهمی در حوزه‌های تحقیق و توسعه و تكنولوژی زیستی ایفا می‌كند، به گونه‌ای كه این فناوری را می‌توان كلید دستیابی به حوزه فناوری‌های میكرو و نانو قلمداد نمود.

با توجه به كاربردهای وسیع و كلیدی فناوری خلأ در زمینه‌های مختلف علوم و صنایع، ضروری است تا اقدامات گسترده و نظام‌مندی در جهت بومی‌سازی این فناوری در كشور انجام پذیرد. در این
راستا، یكی از راهبردهای اصلی، گسترش تحقیق و توسعه برای طراحی و ساخت سیستم‌ها و تجهیزات مربوط به این فناوری می‌باشد.
در سال‌های اخیر توجه به فناوری خلأ در كشور به تدریج اهمیت خود را به دست آورده است. فناوری خلأ بالا، امروزه کاربرد بسیاری در صنعت داشته و در اکثر زمینه‌ها نقش موثری را ایفا می‌نماید. دستیابی به دانش طراحی و ساخت تجهیزات خلأ بالا امروزه یکی از دستاوردهای مهم و پر اهمیت هر کشور به‌شمار می‌آید. وظیفه اصلی در ایجاد محیط خلأ بر عهده انواع پمپ‌های تولیدکننده خلأ می‌باشد. در این پایان‌نامه نیز هدف، بررسی گوشه‌ای از دنیای وسیع طراحی تجهیزات خلأ یعنی پمپ‌های توربومولکولی محوری می‌باشد.
پمپ توربومولکولی محوری قادر به ایجاد خلأ بسیار بالا تا فشار (10-10) پاسکال می‌باشد. در فناوری خلأ این پمپ‌ به دلایل متعددی چون تمیز بودن، سازگاری، راه اندازی سریع پمپ، قابلیت پیش‌بینی خلأ تولید شونده، سادگی عملیات و درجه بالای اعتبار از بعد عملیاتی، به طور گسترده در تولید خلأ بالا و خیلی بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.
بنابر کاربرد وسیع فناوری خلأ در توسعه تکنولوژی و پیشبرد اهداف پژوهشی- صنعتی و نقش ویژه پمپ‌های توربومولکولی در ایجاد خلأ بالا، شبیه‌سازی پره‌های پمپ توربومولکولی و افزایش عملکرد آن، امکان دستیابی به محدوده خلأ بالاتری را موجب خواهد شد. بنابراین در این پایان‌نامه تحلیل و شبیه‌سازی عددی پره‌های روتور پمپ توربومولکولی محوری به عنوان هدف اصلی مد نظر بوده است. در این راستا تأثیر پارامترهای هندسی گوناگون مانند ارتفاع، ضخامت  اثرات پروفیل پره، در حین شبیه‌سازی مورد مطالعه قرار گرفته است. شایان ذکر است حداکثر نسبت تراکم، حداکثر سرعت بی‌‌بعد، حداکثر تغییر شکل پره[1] و حداکثر تنش ون‌مایزز ناشی از اثرات گریز از مرکز، تأثیرگذار
اصلی بر عملکرد پمپ توربومولکولی می‌باشند. با توجه به موارد مذکور، سعی بر یافتن شرایط بهینه برای نیل به ماکزیمم راندمان شده است.