Численный метод анализа свойств микронасосов Кнудсена

Авторы

  • Ю.Ю. Клосс
  • Д.В. Мартынов
  • Ф.Г. Черемисин

Ключевые слова:

уравнение Больцмана
проекционный метод
тетраэдрические сетки
насос Кнудсена

Аннотация

Приводится метод численного решения кинетического уравнения Больцмана. Упругие столкновения вычисляются с помощью проекционного метода. Оператор переноса аппроксимируется с помощью тетраэдрических сеток. Сформулированы основные требования к координатным сеткам; показано, насколько переменные размеры ребер и оптимизаторы качества тетраэдров позволяют сократить время расчета задачи. В качестве примеров обсуждаются модели прямых цилиндрических и изогнутых трубок, а также змейчатого насоса Кнудсена.

Новые вычислительные технологии

Загрузки

Опубликован

2010-12-27

Выпуск

Том 12 (2011): Выпуск 1.

Раздел

Раздел 1. Вычислительные методы и приложения

Авторы

Ю.Ю. Клосс

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
пл. Академика Курчатова, 1, 123182, Москва
• начальник лаборатории

Д.В. Мартынов

Московский физико-технический институт (МФТИ)
Институтский пер., 9, 141701, Долгопрудный
• студент

Ф.Г. Черемисин

Вычислительный центр имени А.А. Дородницына РАН (ВЦ РАН)
ул. Вавилова, 40, 119333, Москва
• ведущий научный сотрудник

Библиографические ссылки

  1. Blomberg M., Rusanen O., Keranen K., Lehto A. A silicon microsystem-miniaturised infrared spectrometer // Proc. of IEEE Int. Conf. on Solid-State Sensors and Actuators. 1997. 2. 1257-1258.
  2. Terry S.C., Jerman J.H., Angell J.B. A gas chromatographic air analyzer fabricated on a silicon wafer // IEEE Trans. on Electron Devices. 1979. 26, N 12. 1880-1886.
  3. Vargo S.E., Muntz E.P., Shiflett G.R., Tang W.C. The Knudsen compressor as a micro and macro scale vacuum pump without moving parts or fluids // J. Vac. Sci. Technol. 1999. 17. 2308-2313.
  4. Аристов В.В., Черемисин Ф.Г. Расщепление неоднородного кинетического оператора уравнения Больцмана // Докл. АН СССР. 1976. 231, N 1. 49-52.
  5. Черемисин Ф.Г. Консервативный метод вычисления интеграла столкновений Больцмана // Доклады РАН. 1997. 357, N 1. 53-56.
  6. Коробов Н.М. Тригонометрические суммы и их приложения. Москва: Наука, 1989.
  7. Knudsen M. Eine Revision der Gleichgewichtsbedingung der Gase. Thermische Molekularströmung // Ann. Phys. 1910. 31. 205-229.
  8. Knudsen M. Thermischer Molekulardruck der Gase in Röhren // Ann. Phys. 1910. 338, N 16. 1435-1448.
  9. Клосс Ю.Ю., Мартынов Д.В., Черемисин Ф.Г. Разработка методов компьютерного моделирования и анализа микронасоса Кнудсена // Информационные технологии. N 10. 2010. 30-35.
  10. Аникин Ю.А., Клосс Ю.Ю., Мартынов Д.В., Черемисин Ф.Г. Компьютерное моделирование и анализ эксперимента Кнудсена 1910 года // Нано- и микросистемная техника. 2010. N 8. 6-14.
  11. Aoki K., Degond P., Mieussens L. Numerical simulations of rarefied gases in curved channels: Thermal creep, circulating flow, and pumping effect // J. Comput. Phys. 2009. 6, N 5. 919-954.
  12. Aoki K., Degond P., Mieussens L., Nishioka M., Takata S. Numerical simulation of a Knudsen pump using the effect of curvature of the channel // Rarefied Gas Dynamics. M.S. Ivanov and A.K. Rebrov, Eds. Novosibirsk, 2007. 1079-1084.
  13. Hirschfelder J.O., Curtiss Ch. F., Bird R.B. Molecular theory of gases and liquids. New York: Wiley, 1954.
  14. Geuzaine C., Remacle J.-F. GMSH: a finite element mesh generator with built-in pre- and post-processing facilities. 1996 (available from http://www.geuz.org/gmsh).
  15. Hendrickson B., Leland R. The Chaco user’s guide. Version 2.0. Sandia Tech Report SAND94-2692. 1994 (available from verb"http://www.sandia.gov/ bahendr/chaco.html").
  16. Moulitsas I., Karypis G. Architecture aware partitioning algorithms // Proc. of the 8th Int. Conf. on Algorithms and Architectures for Parallel Processing (ICA3PP). 2008 (available from verb"http://www.cs.umn.edu/ metis").