Boltzmann模型方程统一算法对二维非规则微尺度槽道流应用研究

详细信息    查看官网全文

• 论文作者：侯申茂 ; 李志辉 ; 蒋新宇
• 年：2016
• 作者机构：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所;国家计算流体力学实验室;
• 论文关键词：微槽道流动 ; Boltzmann模型方程 ; 气体动理论统一算法 ; 微尺度流动非线性稀薄效应
• 会议召开时间：2016-10-20
• 会议录名称：第九届全国流体力学学术会议论文摘要集
• 语种：中文
• 分类号：O35
• 学会代码：AGLU
• 会议名称：第九届全国流体力学学术会议
• 会议地点：中国江苏南京
• 主办单位：中国力学学会流体力学专业委员会
• 学会名称：中国力学学会
• 页数：1
• 文件大小：42k
• 原文格式：O
• 会议级别：全国

摘要

微尺度流动的研究在微流控、生物医学、航天军工等方面有着广阔的应用前景,如何研究发展适于微尺度流动数值算法是基础。在Boltzmann方程碰撞积分物理分析与可计算建模气体动理论统一算法(GKUA)基础上,发展适于微尺度槽道流动与传热输运现象统一的Boltzmann模型方程与离散速度坐标法,构造可直接求解气体分子速度分布函数耦合迭代数值格式。将GKUA方法推广拓展到二维微尺度槽道流动问题数值模拟,尝试找到模拟MEMS非规则槽道流动与传热问题的新方法。通过对不同尺度压力驱动微型孔流和L型槽道流计算分析,将过渡区流动计算结果与有关DSMC模拟值验证确认,近连续流区槽道流模拟结果与滑移N-S计算对比分析,不仅证实GKUA对二维微槽道流模拟很好的适应性与模拟精度,研究表明,GKUA在计算低速流动时较DSMC方法具有更高的计算分辨率与流场分布光滑性,可有效解决DSMC在计算低速流动因统计涨落较大淹没有用信息难以得到真实流动结果的问题。计算反映出,处于常温常压的微流动因特征尺寸微米量级或更小尺度导致较高Knudsen数流动特点,揭示了微槽道流动当地Knudsen数的非线性增加并不只是微小尺度引起,更重要的是由于气体内部本身的稀薄效应所致。可望发展起新型的模拟微纳米流动与传热问题气体分子动理论数值计算途径。

引文