Modelowanie przepływu gazu z uwzględnieniem zderzeń międzycząsteczkowych metodą DSMC

• Autorzy: Niewiński M.

Warianty tytułu

EN

Modeling of the gas flow with intermolecular collisions using DSMC method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy omówiono podstawy symulacyjnej metody DSMC - pozwalającej wyznaczyć wybrane parametry makroskopowe przepływu gazu - charakteryzującej się wykorzystaniem metod probabilistycznych do modelowania zderzeń międzycząsteczkowych oraz zderzeń gaz - otoczenie. Ponadto, przedstawiono wstępne wyniki obliczeń symulacyjnych przewodności przewodów cylindrycznych (1 ≤ L/R ≤ 8 gdzie: L - długość, R - promień wlotowy przewodu) w zakresie blisko molekularnego przepływu gazu (dla liczby Knudsena 0,1 ≤ Kn ≤ 0,2). Rezultaty te porównano z wynikami uzyskanymi na drodze analitycznej i dla przewodów długich uzyskano ich zgodność na poziomie 5%.

EN

The paper presents the basic principles of DSMC method which allows to determine the macroscopic parameters of the gas flow. The gas is modelled at microscopic level and the events such as collisions are handled probabilistically. The preliminary results of DSMC simulations were compared with analytical solutions for cylindrical tube conductance (for 1 ≤ L/R ≤ 8 where L - length, R - radius of the tube), and assuming near molecular gas flow regime (for Knudsen number 0.1 ≤ Kn ≤ 0.2). It was found that both results are consistent with 5% for long tubes.

Słowa kluczowe

PL

metoda Monte Carlo; przewodność przewodu cylindrycznego; przepływ blisko molekularny gazu

EN

Monte Carlo method; cylindrical tube conductance; near molecular gas flow

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 49, nr 9
• Strony: 88--92
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Niewiński M.

• Politechnika Warszawska, Instytut Mikro- i Optoelektroniki

Bibliografia

• [1] Lee Y. K., Lee J. W.: Direct simulation of compression characteristics for a simple drag pump model. Vacuum 1996;47:807-9.
• [2] Chang Y. W., Jou R. Y., Cheng H. P.: Pumping performance analyses of a turbo booster pump by direct simulation Monte Carlo method. Vacuum 2001;60:291-8.
• [3] Piekos E. S., Breuer K. S.: Numerical modeling of micromechanical devices using the direct simulation Monte Carlo method. Trans. ASME J. Fluids Engrs 1996, 118:464-9.
• [4] Nance R. P., Hash D. B.: Role of boundary conditions in Monte Carlo simulation of microelectromechanical systems. J Thermophys Heat Transfer 1998, 12:447-9.
• [5] Bartel T. J.: Low Density Gas Modelling in the Microelectronics Industry. 19th International Symp. on Rarefied Gas Dynamics 1994, Oxford University Press, 1995.
• [6] Kannenberg K. C: Computational method for the Direct Simulation Monte Carlo technique with application to plume impingement. Ph. D. Thesis, Cornell University, Ithaca, NY, 1998.
• [7] Bird G. A.: Molecular gas dynamics and the direct simulation of gas flows. New York: Oxford University Press; 1994.
• [8] Nanbu K.: Theoretical basis on the direct Monte Carlo method. In: Boffi V., Cercignani C., editors. Rarefied gas dynamics, vol. 1. Stuttgart: Teubner; 1986.
• [9] Wagner W.: A convergence proof for Bird's direct simulation Monte Carlo method for the Boltzmann equation. J Stat Phys 1992;66(3/4), 1011-44.
• [10] Cercignani C: Rarefied Gas Dynamics from Basic Concepts to Actual Calculations. Cambridge texts in applied mathematics. Cambridge University Press, 2000.
• [11] Thomson S. L., Owens W. R.: Vacuum 1975; 25:151.
• [12] Dietrich S., Boyd I.: Scalar and Parallel Optimized Implementation of the Direct Simulation Monte Carlo Method. Journal of Computational Physics 1995.
• [13] Ivanov, M. S., Markelov, G. N., Gimelshein, S. R.: Statistical Simulation of Reactive Rarefied Flows: Numerical Approach and Applications. AIAA Paper 98-2669, 1998
• [14] LeBeau G. J., Lumpkin III F. E.: Application highlights of the DSMC Analysis Code (DAC) software for simulating rarefied flows. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2001 vol. 191; 6-7, pp. 595-609.