РАЗДЕЛЕНИЕ СМЕСИ ГАЗОВ С БЛИЗКИМИ МОЛЕКУЛЯРНЫМИ МАССАМИ НА ОСНОВЕ РАДИОМЕТРИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проведено численное моделирование разделения двухкомпонентной смеси газов с близкими молекулярными массами в тепловом микронасосе, основанном на радиометрическом эффекте. Метод моделирования основан на прямом решении кинетического уравнения Больцмана с помощью схемы расщепления. Решение задач релаксации осуществляется с помощью консервативного проекционного метода. Решение уравнений переноса выполняется с помощью схем первого и второго порядков. Предложена конструкция установки, которая может быть использована для разделения смеси близких масс. На основе моделирования проведена оценка эффективности данного устройства. Библ. 24. Фиг. 10. Табл. 1.

Об авторах

Я. М Жихарев

Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет); Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"

Email: zhikharev.yam@phystech.edu
Долгопрудный, Россия; Москва, Россия

Ф. Г Черемисин

ФИЦ ИУ РАН

Москва, Россия

Ю. Ю Клосс

Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет); Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"

Долгопрудный, Россия; Москва, Россия

Список литературы

  1. Maxwell J.C. On stresses in rarified gases arising from inequalities of temperature // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 1879. V. 170. P. 231–256.
  2. Einstein A. Zur theorie der radiometerkrafte // Zeitschrift fur Physik. 1924. V. 27. P. 1–6.
  3. Crookes W. Researches on the Atomic Weight of Thallium // Philosophical Transations of the Royal Society of London. 1873. V. 163. P. 277–330.
  4. Crookes W.OnAttraction and Repulsion Resulting fromRadiation // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 1874. V. 164. P. 501–527.
  5. Akhlaghi H., Roohi E., Stefanov S.A. Comprehensive review on micro-and nano-scale gas flow effects: slip-jump phenomena, Knudsen paradox, thermally-driven flows, and Knudsen pumps // Physics Reports. 2023. V. 997. P. 1–60.
  6. Nakaye S., Sugimoto H., Gupta N.K., Gianchandani Y.B. Thermally enhanced membrane gas separation // European Journal of Mechanics- B/Fluids 2015. V. 49. P. 36–49.
  7. Pikus A., Sebastiao I., Strongrich A., Alexeenko A.DSMCsimulation of microstructure actuation by Knudsen thermal forces including binary mixtures // AIP Conference Proceedings. 2016. V. 1786. P. 080003.
  8. Matsumoto M., Nakaye S., Sugimoto H. Gas separation by the molecular exchange flow through micropores of the membrane // AIP Conference Proceedings. 2016. V. 1786. P. 080011.
  9. Loftian A., Roohi E. Binary gas mixtures separation using microscale radiometric pumps // International Communications in Heat and Mass Transfer. 2021. V. 121. P. 105061.
  10. Han F., Wang X., Zhao F., Zhang S., Zhang Z. Numerical investigation of gas separation via thermally induced flows in ratchet-like patterned microchannels // International Journal of Thermal Sciences. 2022. V. 172. P. 107280.
  11. Yakunchikov A., Kosyanchuk V. Numerical investigation of gas separation in the system of filaments with different temperatures International // Journal of Heat and Mass Transfer. 2019. V. 138. P. 144–151.
  12. Sugimoto H. Experiment on the gas separation effect of the pump driven by the thermal edge flow // AIP Conference Proceedings. 2008. V. 1084. P. 1123–1128.
  13. Жихарев Я.М., Черемисин Ф.Г., Клосс Ю.Ю. Моделирование разделения смеси газов в многоступенчатом микронасосе, основанное на решении уравнения Больцмана // Компьютерные исследования и моделирование. 2024. Т. 16.№6. С. 1417–1432.
  14. Matsumoto. H., Mihara K., Yamagishi D. Morokuma T. Study on a gas transport system based on thermal induced flow // AIP Conference Proceedings. 2016. V. 1786. No. 1. P. 200002.
  15. Аристов В.В., Черемисин Ф.Г. Расщепление неоднородного кинетического оператора уравнения Больцмана // Докл. АН СССР. 1976. Т. 231.№1. С. 49–52.
  16. Bobylev A.V., Ohwada T. The error of the splitting scheme for solving evolutionary equations // Applied mathematics letters. 2001. V. 14. No. 1. P. 45–48.
  17. Чепмен С., Каулинг Т. Математическая теория неоднородных газов. М.: Изд-во иностр. лит., 1960. 511 с.
  18. Harten A. High resolution schemes for hyperbolic conservation laws // Journal of Computational Physics. 1983. V. 49. No. 3. P. 375–393.
  19. Tcheremissine F.G. Direct numerical solution оf the Boltzmann equation// AIP Conference Proceedings. 2005. V. 672. P. 230005.
  20. Додулад О.И., Черемисин Ф.Г. Расчеты структуры ударной волны в одноатомном газе с контролем точности // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2013. Т. 53.№6. С. 1008–1026.
  21. Коробов Н.М. Теоретикочисловые методы в приближенном анализе. М.: Физматгиз, 1963. 260 с.
  22. Коган М.Н. Динамика разреженного газа. М.: Наука, 1967. 560 с.
  23. Tcheremissine F.G. Testing and acceleration of the conservative projection method for solving Boltzmann kinetic equation // AIP Conference Proceedings. 2015. V. 1648. P. 230005.
  24. Черемисин Ф.Г., Ускорение решения уравнения Больцмана с помощью контроля величины вкладов в интеграл столкновений // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2023. Т. 63.№2. С. 2035–2050.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025