微尺度下气体在过渡区内流动的格子Boltzmann模拟

为研究微尺度下气体在过渡区内的流动特性,基于气体动理学及Knudsen层效应理论,推导了Knudsen数与无量纲松弛时间的关系;应用Succi的边界处理方法和广义二阶滑移边界条件,推导了壁面滑移速度和反弹比例系数的计算公式,建立了适用于过渡区微尺度气体流动的格子Boltzmann模型,并应用该模型对过渡区内微尺度Poiseuille流动进行模拟.结果表明,当稀薄参数取1.64时,计算得到的无量纲速度剖面在整个过渡区与Karniadakis给出的无量纲速度剖面吻合较好,无量纲速度分布在过渡区基本上保持为抛物线形状,边界上的无量纲滑移速度随着Knudsen数的增加而增大,中心线上的无量纲速度随着Knudsen数的增加而减小.

粗糙微通道内气体流动的分子动力学研究

为研究粗糙度对微通道内气体流动及其边界滑移性质的影响,采用分子动力学模拟方法研究了氩气在0.1 μm铂通道内的流动,通道表面粗糙度由三角粗糙元阵列构成。气体流动的边界条件决定于2个准则数: A/λ和Kn=λ/L(其中A为壁面粗糙度、λ为气体分子的平均自由程、L为流动系统的尺度)。Maxwell基于Kn的滑移模型当A/λ<0.25时适用;A/λ<1时,气体流动存在边界速度滑移,体现出稀薄效应,A/λ≈1时为无滑移,A/λ>1时为等效负滑移.

基于昆虫毛状感触器的微型流速传感器有限元模拟分析(英文)

给出一种基于昆虫毛状感触器的微型仿生传感器,用以测量低速气体流动.分析昆虫毛状感触器和这种微型仿生传感器的工作机理.采用ANSYS的多场耦合模型进行模拟以充分考虑到固体场与流体场的相互作用,提出有限元分析中流体模型的边界条件和尺寸选择的标准.有限元模拟证实,低速气体的流速与应变片测量的薄膜根部应力在微尺度范围内有良好线性关系.而且简单分析和初步探讨基于悬臂梁的薄膜的尺寸对于根部应变的影响.

应用BGK格式数值模拟微槽道中的气体流动

基于BGK-Boltzmann模型方程的气体运动论数值算法,对不同Knudsen数下、压力驱动的二维微槽道流动进行了数值模拟,目的在于将BGK格式拓展应用于对微流动(常密度、流动Kn较大)的数值计算。通过BGK数值模拟结果与N-S方程加滑移边界修正的解析解以及MonteCarlo直接数值模拟(DSMC)结果的对比,揭示了BGK方法具有模拟结果良好并且计算经济的特点;结合以前的工作,可初步认为BGK在解决Knudsen数相对较大(0.1<Kn<1.0)的流动问题方面,具有很好的可行性。