К эталонной задаче о течении разреженного газа через шероховатый канал

Задача о течении разреженного газа через модельный шероховатый канал представлена как эталонная задача динамики разреженного газа. Учитывая требования к эталонным задачам, для их решения использовался небольшой – определяющий решение задачи – набор параметров, в частности, достаточно простая модель шероховатости поверхности и свободномолекулярный режим течения газа. С высокой точностью рассчитана так называемая вероятность прохождения через шероховатый канал методом пробной частицы Монте-Карло. Модели Максвелла и Черчиньяни – Лампис были использованы как законы рассеяния газа поверхностью. Выполнено сравнение с теоретическими и численными результатами, доступными в открытой литературе. Библ.29.Фиг.3.

Ключевые слова

эталонная задача, шероховатый канал, вероятность прохождения, метод пробной частицы Монте-Карло

Источник финансирования

Работа выполнена в рамках иницитивного научного проекта № 3.6064.2017/8.9 базовой части гос. задания высшим учебным заведениям, подведомственным Минобрнауки РФ, в сфере научной деятельности.

Получено

11.01.2019

Дата публикации

14.01.2019

Цитировать Скачать pdf Для скачивания PDF необходимо авторизоваться

ГОСТ	Сажин О. В. К эталонной задаче о течении разреженного газа через шероховатый канал // Журнал вычислительной математики и математической физики – 2018. – Tом 58. – Номер 10 C. 1694-1700 [Электронный ресурс]. URL: http://ras.jes.su/zvmmf/s004446690003588-7-1 (дата обращения: 06.05.2024). DOI: 10.31857/S004446690003588-7
MLA	Sazhin, Oleg "." Zhurnal vychislitelnoi matematiki i matematicheskoi fiziki 58.10 (2018):1694-1700. DOI: 10.31857/S004446690003588-7
APA	Sazhin O. (2018). . Zhurnal vychislitelnoi matematiki i matematicheskoi fiziki 58(10), pp.1694-1700 DOI: 10.31857/S004446690003588-7

Размещенный ниже текст является ознакомительной версией и может не соответствовать печатной.

всего просмотров: 863

Оценка читателей: голосов 0

1. 64th IUVSTA workshop on practical applications and methods of gas dynamics for vacuum science and technology (Germany, May 16–19, 2011). URL http:// www.itep.kit.edu/VGD‑2011 (Последний доступ 17.01.2018).

2. Sharipov F. Benchmark problems in rarefied gas dynamics // Vacuum. 2012. Vol. 86. P. 1697–1700.

3. Sazhin O. Rarefied gas flow through a slit and channel of finite length due to a large pressure difference. A benchmark problem // Vacuum 2015. Vol. 115. P. 75–79.

4. Shams M., Khadem M.H., Hossainpour S. Direct simulation of roughness effects on rarefied and compressible flow at slip flow regime // Int. J. Heat Mass Tran. 2008. Vol. 36. P. 88–95.

5. Sun H., Faghri M. Effect of surface roughness on nitrogen flow in a microchannel using the direct simulation Monte-Carlo method // Numer. Heat Tr. A-Appl. 2003. Vol. 43. P. 1–8.

6. Duan Z., Muzychka Y.S. Effects of corrugated roughness on developed laminar flow in microtubes // J. Fliud. Engng – T. ASME2008. Vol. 130. Article ID031102.

7. Yan Ji, Kun Yuan, Chung J.N. Numerical simulation of wall roughness on gaseous flow and heat transfer in a microchannel // Int. J. Heat Mass Tran. 2006. Vol. 49. P. 1329–1339.

8. Lilly T.C., Duncan J.A., Nothnagel S.L., Gimelshein S.F., Gimelshein N.E., Ketsdever A.D., Wysong I.J. Numerical and experimental investigation of microchannel flows with rough surfaces // Phys. Fluids 2007. Vol. 19. Article ID106101.

9. Ngalande C., Lilly T., Killingsworth M., Gimelshein S., Ketsdever A. Nozzle plume impingement on spacecraft surfaces: effects of surface roughness // J. Spac. Rock. 2006. Vol. 43. P. 1013–1018.

10. Liu C.F, Ni Y.S. The fractal roughness effect of micro Poiseuille flows using the lattice Boltzmann method // Int. J. Engng Sci. 2009. Vol. 47. P. 660–668.

11. Sugiyama W., Sawada T., Yabuki M., Chiba Y. Effects of surface roughness on gas flow conductance in channels estimated by conical roughness model // Appl. Surf. Sci. 2001. Vol. 169–170. P. 787–791.

12. Rovenskaya O. Kinetic analysis of surface roughness in a microchannel // Comp. Fluids 2013. Vol. 77. P. 159–165.

13. Ухов А.И., Породнов Б.Т., Борисов С.Ф. Численное моделирование газодинамической проводимости микроканалов с учетом структуры их поверхности // Прикл. механ. и техн.физ.2009. Том 50 № 5. С. 20–27.

14. Rovenskaya O.I. Numerical analysis of surface roughness effects on the Poiseuille flow caused by a small pressure drop // Int. J. Heat Mass Tran. 2017. Vol. 110. P. 817–826.

15. Sharipov F., Seleznev V. Data on internal rarefied gas flows // J. Phys. Chem. Ref. Data 1998. Vol. 27. P. 657–706.

16. Bird G.A. Molecular gas dynamics and the direct simulation of gas flow, Oxford: Oxford University Press, 1994.

17. Sazhin O. Gas flow through a slit into a vacuum in a wide range of rarefaction //Ж. эксперим.и теор.физ. 2008. Том 134 № 1(7). С. 196–204.

18. (а) Sazhin O. Rarefied gas flow through a channel of finite length into a vacuum // Ж.эксперим.и теор.физ. 2009. Т. 136 .№ 4(10). С. 811–817. (b) Sazhin O. Поправка к “Rarefied Gas Flow through a Channel of Finite Length into a Vacuum” [ЖЭТ Ф 2009. Том 136 № 4(10). С. 811–817] // ЖЭТ Ф 2010. Том 138 № 6(12). С. 1193.

19. Maxwell J.C. The scientific papers of james Clerk Maxwell. New York: Dover, 1890.

20. Cercignani C., Lampis M. Kinetic model for gas-surface interaction // Transp. J. Theory Stat. Phys. 1971. Vol. 1. P. 101–114.

21. Sazhin O., Kulev A., Borisov S., Gimelshein S. Numerical analysis of gas–surface scattering effect on thermal transpiration in the free molecular regime // Vacuum 2008. Vol. 82. P. 20–29.

22. Lord R.G. Some extensions to the Cercignani-Lampis gas-surface scattering kernel // Phys. Fluids A 1991. Vol. 3. P. 706–710.

23. (a) Sazhin O.V, Borisov S.F, Sharipov F. Accommodation coefficient of tangential momentum on atomically clean and contaminated surfaces // J. Vac. Sci. Technol. A 2001. Vol. 19. P. 2499–2503. (b) Sazhin O.V., Borisov S.F., Sharipov F. Erratum: Accommodation coefficient of tangential momentum on atomically clean and contaminated surfaces // J. Vac. Sci. Technol. A 2002. Vol. 20. P. 957.

24. Sazhin O. Comment on «Data on internal rarefied gas flows» [J. Phys. Chem. Ref. Data 27, 657 (1998)] // J. Phys. Chem. Ref. Data 2015. Vol. 44. Article ID036101.

25. Yoshida H., Shiro M., Hirata M., Akimichi H. New method of Monte Carlo calculation using the distorted scattering angle distribution depending on the surface roughness // J. Vac. Soc. Jpn. 2011. Vol. 54. P. 298–306.

26. Баранцев Р.Г. Взаимодействие разреженных газов с обтекаемыми поверхностями.М.: Наука, 1975.

27. (a) Berman A.S. Free molecule transmission probabilities // J. Appl. Phys. 1965. Vol. 36. P. 3356. (b) Berman A.S. Erratum: Free molecule transmission probabilities // J. Appl. Phys. 1966. Vol. 37. P. 2930.

28. Davis D.H., Levenson L..L, Milleron N. Effect of «rougher-than-rough» surface on molecular flow through short duct // J. Appl. Phys. 1964. Vol. 35. P. 529–532.

29. Sawada T., Horie B.Y., Sugiyama W. Surface roughness model with statistically located cones for scatter of gas molecules, in: Proc. 20th Intern. Symp. Rarefied Gas Dynamics, Peking University Press, Beijing, 1997.P. 618–623.