基于近壁势的动力学模型的热渗流理论

本文利用广义滑移流理论推导了斯托克斯方程中的热滑移系数，特别关注近壁势在微米和纳米尺度流动中的作用。作为流体和流体-固体相互作用的模型，我们采用稀薄气体的玻尔兹曼方程模型和考虑近壁势的 diffuse 反射边界条件。发现当气体分子的平均自由路程和势的有效作用范围大小相同时，可在接近连续介质极限下推导热滑移边界条件。在推导的滑移流理论中，热滑移系数和边界层修正项（即库仑层修正）由求解包括外部力项和由势驱动的非均匀项的动力学边界层问题（即库仑层问题）来确定。作为滑移流理论的应用，分析了两个平行板之间受均匀温度梯度驱动的热渗流。将滑移流理论的结果与该问题的直接数值分析结果进行比较进行了验证。进一步发现，热渗流和板上的热滑移受近壁势特征的显著影响；甚至当近壁势为斥力时，气体流动方向也会反转。这种流动反转在质感上类似于已报道的液体热渗流。