盖驱动圆柱腔内稀薄气体流动与传热的数值研究
流体动力学
2023-06-27 v1
摘要
盖驱动腔内气体流动特性受多种因素影响，如腔体几何、气体性质和边界条件。本研究通过直接模拟蒙特卡洛（DSMC）与离散统一气体动理学格式（DUGKS）方法的数值模拟，探究了具有包括全圆角与部分圆角在内的多种截面的圆柱盖驱动腔内的气体与传热物理。针对恒定与振荡盖速度，系统研究了从滑移到自由分子 regime 各种气体稀薄程度下的热与流体流场。基于数值模拟结果解释了膨胀致冷与黏性耗散对热与流场的影响，以及非平衡条件下逆梯度传热（亦称反傅里叶传热）的出现。此外，讨论了切向不完全调节系数对热与流场的影响。对圆柱腔与方形腔内预测的热与流场进行了比较。本工作通过提供盖驱动腔内稀薄气体流动与传热的有价值见解，推动了微/纳机电系统（MEMS/NEMS）的发展。
引用
@article{arxiv.2306.13765,
title = {Computational Study of Rarefied Gas Flow and Heat Transfer in Lid-driven Cylindrical Cavities},
author = {Mengbo Zhu and Ehsan Roohi and Amin Ebrahimi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.13765},
year = {2023}
}
备注
37 pages, 16 figures