Текущий выпуск Номер 4, 2021 Том 13
[ Switch to English ]

Моделирование начальной стадии истечения двухкомпонентной разреженной газовой смеси через тонкую щель в вакуум

 pdf (866K)

В работе рассматривается процесс формирования течения при истечении двухкомпонентной газовой смеси через тонкую щель в вакуум. Предлагается подход к моделированию течений разреженных газовых смесей в переходном режиме на основе прямого решения кинетического уравнения Больцмана, в котором для вычисления интегралов столкновения используется консервативный проекционно-интерполяционный метод. Приводятся расчетные формулы, детально описана методика вычислений применительно к течению бинарной газовой смеси. В качестве потенциала взаимодействия молекул используется потенциал Леннарда–Джонса. Разработана программно-моделирующая среда, позволяющая проводить исследование течений газовых смесей в переходном режиме на системах кластерной архитектуры. За счет использования технологий распараллеливания кода получено ускорение счета в 50–100 раз. Проведено численное моделирование нестационарного двумерного истечения бинарной аргон-неоновой газовой смеси в вакуум через тонкую щель для различных значений числа Кнудсена. Получены графики зависимости выходного потока компонентов газовой смеси от времени в процессе установления течения. Обнаружены нестационарные области сильного разделения компонентов газовой смеси, в которых отношение концентраций достигает 10 и более. Обнаруженный эффект может иметь приложения в задаче разделения газовых смесей.

Ключевые слова: динамика разреженных газов, бинарные газовые смеси, кинетическое уравнение Больцмана, проекционный метод, нестационарные течения, численное моделирование
Цитата: Ситников С.С., Черемисин Ф.Г., Сазыкина Т.А. Моделирование начальной стадии истечения двухкомпонентной разреженной газовой смеси через тонкую щель в вакуум // Компьютерные исследования и моделирование, 2021, т. 13, № 4, с. 747-759
Citation in English: Sitnikov S.S., Tcheremissine F.G., Sazykina T.A. Simulation of the initial stage of a two-component rarefied gas mixture outflow through a thin slit into vacuum // Computer Research and Modeling, 2021, vol. 13, no. 4, pp. 747-759
DOI: 10.20537/2076-7633-2021-13-4-747-759
Creative Commons License Статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Unported License.

Полнотекстовая версия журнала доступна также на сайте научной электронной библиотеки eLIBRARY.RU

Журнал входит в Перечень российских рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук ВАК, группы специальностей: 01.01.00, 01.02.00.
 

Международная Междисциплинарная Конференция "Математика. Компьютер. Образование"

Международная Междисциплинарная Конференция МАТЕМАТИКА. КОМПЬЮТЕР. ОБРАЗОВАНИЕ.

Журнал включен в базу данных Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science

Журнал индексируется в Scopus