滑移流区域梯形微通道内气体热流逸效应及流动特性

努森压缩机是一种有效的非机械式气体升压微泵,在输送气体、压缩气体等方面具有巨大的应用潜力。基于具有滑移和跳跃边界条件的纳维-斯托克斯方程,建立适应于滑移流区域梯形微通道内气体流动二维数值模型。分析了倾角和冷热腔室温差对微通道内部气体克努森数分布、压升以及流动特性的影响规律。结果表明:微通道倾角从0°升高到5.72°,压升从129.181 Pa降低到48.291 Pa,降低了62.618%。此外,倾角越大,气体克努森数越小,但气体流速逐渐增大,泊肃叶流和热流逸流最大流速分别为0.106 m/s和0.200 m/s。当冷热腔室温差从20 K升高到100 K,努森压缩机的压升从16.081 Pa升高到92.974 Pa,提高478.161%。,温差每增加20 K,克努森数增大0.001,泊肃叶流和热流逸流最大流速分别增加约0.020 m/s和0.039 m/s。研究结果为努森压缩机复杂微通道的构建及性能优化设计提供指导。

努森压缩机粗糙微通道流动及增压性能研究

建立了不同粗糙壁面微通道努森压缩机模型.采用滑移边界的数值方法,从流动机理出发研究了粗糙形状、粗糙元周期和粗糙元高度对微通道流动及增压性能的影响.研究表明:影响正弦、矩形、随机壁面热流逸流的因素分别为沿正弦壁面路径单位长度的温差梯度、凹陷处和交界面的低速涡旋、沿随机壁面路径单位长度的温差梯度.正弦和矩形壁面微通道的热流逸流和增压性能随粗糙元周期增加而增大,随粗糙元高度增加而减小.相同粗糙元周期或高度下,正弦壁面抵抗增压性能下降的能力比矩形壁面更强.