基于DSMC方法的微槽道流滑移系数研究

采用直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法模拟微槽道气体流动,根据处于滑移流的DSMC速度分布数据,得到统一滑移模型的新滑移系数,建立新的滑移模型.运用扰动分析理论得到二维Navier-Stokes(N-S)方程的速度分布、压力分布和质量流率表达式.在不同算例中,将新滑移模型下的扰动分析解分别与Cercignani模型和Schamberg模型比较,同时在出口克努森数(Kno)大于0.1的算例中添加DSMC结果作为比较,评估带新滑移模型的N-S方程对微槽道流动的预测能力.     

采用DSMC方法对微槽流动统一滑移模型的讨论

基于扰动分析理论,在等温假设条件下,由二维Navier-Stokes方程和统一滑移模型推导得到压力分布、速度分布和质量流率理论表达式.以氩气为介质,采用直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法计算了出口克努森数(Kno数)处于0.052～0.254的多个二维微槽流动,并将不同滑移模型的扰动分析解与DSMC结果进行了对比分析.结果表明,在模拟计算范围内,它们的压力分布基本一致;速度分布和质量流率均有一定差异,但在微槽道中心线附近流动高速部分仍十分接近.对于流动高速部分,当Kno数为0.052时,一阶滑移模型更接近于DSMC;当Kno数为0.073,0.101,0.15时,二阶模型更接近于DSMC;当Kno数为0.197,0.254时,所有滑移模型的速度和质量流率均小于DSMC.相比较,二阶滑移边界模型Cercignani与DSMC结果有更好的一致性.     

基于DSMC程序流场的几何形状拓展

利用DSMC方法模拟气体传质过程中,二维流场会面临非简单直通道流场的情况。文章通过添加MultifunctionRectangle Block(MFRB)子程序和"分子运动"、"补充分子"、"抽样统计"和"输出结果"等子程序构成MFRBDSMC程序。该程序利用"特征线"法添加了新的压力边界条件,且将流场拓展到更加宽泛的一个区域。如:后台阶流动,微喷管模型等。