随着工业的发展,真空技术在各个行业的应用越来越广泛。对于真空泵来说,人们一直在找能够代替高真空机组的并且能够直排大气的真空干泵。现在这些干泵已经在一些领域使用,比如半导体工业、分析行业、和电子工业。本文以一具体直排大气真空泵为例,研究该干泵的组成和结构,并且针对其旋涡级转子进行内部流动分析。此外,由于该真空泵转速较高,本文还对该泵进行热-结构耦合分析和高转速振动分析。根据分析结果对泵的结构进行改进。对于目前的旋涡级抽气结构,现在对其理论和设计的研究还不是很成熟。所以有必要对旋涡级抽气理论做更深一层的研究,利用研究结果指导以后此类干泵的而设计与开发。简要介绍了旋涡泵的工作原理及内部流动理论;利用Solidworks软件对旋涡泵的流动区域进行三维造型,利用流体力学软件ICEM对旋涡泵内部流动区域进行结构网格划分;采用k-ε湍流模型,利用CFX软件对不同设计参数的内部三维湍流流场进行数值模型。研究了旋涡级抽气结构的内部流动规律,掌握了旋涡泵流动区域温度场、速度场的分布情况;利用热-结构耦合分析对进行转子轴工作时热变形进行分析,求出转子的最大变形以及在转子轴何处施加冷却的方案。利用振动分析,分析转子轴几何尺寸改变对转子轴振动频率的影响,根据模拟结果确定转子轴几何尺寸。通过对流场内的数值模拟分析得到:转子叶片在45个叶片左右时泵的抽速较大;当叶片的相对尺寸为0.45左右时,泵的抽速最大,当转子的叶片形状为V型时,泵的抽速较大。通过对转子轴的热-结构耦合分析得到,转子在工作极限情况下最大热变形为0.15mm左右,发生在转子轴末端;通过对转子轴和转子的模态分析得到,转子轴的共振频率在500hz左右,设计时应避开这个共振范围;转子叶片固有频率远高于转子轴的转动频率,因此不会发生共振。