微尺度通道内稀薄气体高阶努森数渗透率修正模型

论文摘要

气体在微纳米尺度通道内流动时会产生稀薄效应,应用经典理论很难准确预测气体的真实流量,亟需建立精度更高、更具普适性的渗透率修正模型来描述稀薄气体的流动行为。为此,首先采用R26矩方法对平板微通道中的气体流动进行数值模拟,并与直接模拟蒙特卡洛法(DSMC法)、R13矩方法的模拟结果进行对比,然后基于R26矩方法的模拟结果建立平板微通道与圆管微通道内气体渗透率修正模型,运用所建立的模型描述微尺度通道内稀薄气体的流动行为,计算不同努森数下气体渗透率修正系数,并与Tang等模型预测结果、实验数据及线性Boltzmann方程解进行对比分析。研究结果表明:①采用R26矩方法描述气体稀薄效应,其模拟结果与DSMC法计算结果吻合情况良好,并且计算结果的精度高于R13矩方法 ;②采用平板微通道高阶努森数气体渗透率修正模型计算的气体渗透率修正系数与实验数据、线性Boltzmann方程解吻合良好;③采用圆管微通道高阶努森数气体渗透率修正模型计算的气体渗透率修正系数与线性Boltzmann方程解吻合良好。结论认为,所建立的高阶努森数气体渗透率修正模型预测精度高且具有普适性,可用于描述微纳米尺度通道内气体的稀薄效应。

论文目录

• 0 引言
• 1 含一阶和二阶滑移系数的气体渗透率修正模型
• 2 矩方法
•   2.1 矩方程
•   2.2 数值求解方法
•   2.3 边界条件
• 3 平板微通道中气体稀薄效应
•   3.1 R26矩方法准确性验证
•   3.2 高阶努森数气体渗透率修正模型
•   3.3 模型验证
• 4 圆管微通道中气体稀薄效应
• 5 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 卢银彬

关键词: 微通道,稀薄气体,气体渗透率修正模型,高阶努森数,矩方程方法,预测精度,普适性,页岩气

来源: 天然气工业 2019年03期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 石油天然气工业

单位: 西安石油大学机械工程学院

分类号: TE312

页码: 65-71

总页数: 7

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