具有振动自由度的分子气体稀薄流的动力学模型

提出了一种针对具有转动和依赖于温度的振动自由度的分子气体稀薄流的动力学模型。当平动与内部模态间无能量交换时，该模型退化为单原子气体的 Boltzmann 方程，从而可捕捉分子间势的影响。此外，不仅输运系数，而且其基本的弛豫过程均得以恢复。我们的动力学模型的精度通过直接模拟 Monte Carlo 方法在若干稀薄气体流中得以验证，包括激波、Fourier 流、Couette 流以及由 Maxwell 妖驱动的蠕流。随后采用该动力学模型研究热致流动。通过调整 Boltzmann 碰撞算符中的黏性指数，我们发现分子间势对速度和 Knudsen 力有显著影响。有趣的是，在过渡流区，作用于受热梁上的 Knudsen 力在黏性指数从 0.5（硬球气体）变为 1（Maxwell 气体）时可能反转方向。该发现对用于微结构驱动与气体传感的微机电系统设计有用。