Вимірювання масового потоку через прямокутний мікроканал від гідродинамічного до майже вільного молекулярного

Мустафа Хадж Начер, 1, Ірина Граур, 2 та П'єр Пер'є, 3

потоку

Університет Провансу - Політехнічний університет, Марсельський університет, кафедра енергетичної механіки, UMR CNRS 6595, 5 вулиця Енріко Фермі, 13453 Марсель, седекс 13, Франція

Масова швидкість потоку через мікроканали з прямокутним перетином вимірюється для широкого діапазону чисел Кнудсена (0,0025-26,2) в ізотермічних стійких умовах. Для вимірювання використовується експериментальна методика, що називається «Метод постійного об’єму». Цей метод полягає у вимірюванні малих коливань тиску в резервуарах перед і за течією мікроканалу. Вимірювання масової витрати проводять для трьох газів (гелій, азот та аргон). Внутрішні поверхні мікроканалу покриті тонким золотим покриттям із середньою шорсткістю, що характеризується Ra = 0,87 нм (середньоквадратичне значення). Континуальний підхід (рівняння Нав'є-Стокса), пов'язаний з граничною умовою швидкості ковзання швидкості першого порядку, використовувався в режимі ковзання (число Кнудсена коливається від 0,0025 до 0,1). Виведено експериментальне ковзання швидкості та коефіцієнти акомодації на основі кінетичної граничної умови Максвелла. У перехідному та майже вільномолекулярному режимах для чисельного розрахунку масової витрати використовували лінеаризовану кінетичну модель BGK. З порівняння чисельних та виміряних значень масової витрати також був отриманий коефіцієнт акомодації.

Масова швидкість потоку в мікроканалі прямокутного перерізу вимірюється для широкого діапазону числа Кнудсена (від 0,0025 до 26,2) за стабільних ізотермічних умов. Для вимірювання використовується експериментальна методика, яка називається "Метод постійного об'єму". Цей метод полягає у вимірюванні невеликих коливань тиску у резервуарах перед і за течією мікроканалу. Вимірювання масового потоку проводять для трьох газів (гелій, азот та аргон). Внутрішні поверхні мікроканалу покриті тонким шаром золота, що характеризується середньою шорсткістю Ra = 0,87 нм (середньоквадратична норма). Безперервний підхід (рівняння Нав'є-Стокса), пов'язаний із умовою ковзання швидкості першого порядку, використовується в режимі ковзання (число Кнудсена, що змінюється від 0,0025 до 0,1). Виведено експериментальні коефіцієнти швидкості ковзання та акомодації на основі кінетичної граничної умови Максвелла. У режимах вільного переходу та біля молекулярних режимів лінеаризована кінетична модель BGK використовується для чисельного розрахунку масового потоку. З порівняння між цифровими та виміряними значеннями масового потоку отримують коефіцієнт акомодації.

Ключові слова: потоки газу/масова витрата/вимірювання тиску/коефіцієнти акомодації

Ключові слова: витрата газу/масова витрата/вимірювання тиску/коефіцієнти акомодації