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MEMS稀薄气体内部流动模拟中的信息保存(IP)法
被引量:
5
1
作者
沈青
《力学进展》
EI
CSCD
北大核心
2006年第1期142-150,共9页
首先综述了处理低速稀薄气体流动的一些方法:线化Boltzmann方程方法、Lattice Boltzmann方法(LBM)、加滑移边界的Navier-Stokes方程、以及DSMC方法,并讨论它们在模拟MEMS中过渡领域低速流动特别是内部流动所遇到的困难,其中表明了LBM...
首先综述了处理低速稀薄气体流动的一些方法:线化Boltzmann方程方法、Lattice Boltzmann方法(LBM)、加滑移边界的Navier-Stokes方程、以及DSMC方法,并讨论它们在模拟MEMS中过渡领域低速流动特别是内部流动所遇到的困难,其中表明了LBM现有方案不适合模拟过渡领域中的MEMS流动问题。信息保存(IP)法通过保存一个模拟分子所代表的大量分子的平均信息,克服了流速低使得信息噪声比小而引起统计模拟的困难。本文给出了方法的一些理论证实。MEMS中内部流动的特点,即流速低和大的长宽比的特点,引起椭圆性问题,即出入口边界条件相互影响需要协调的问题。通过对(长约几千微米的)微槽道流动应用IP方法的算例,演示了采用守恒形式的质最守恒方程和超松弛法可成功地解决这一问题。借助同样的方法,用IP方法求解了真实长度(1000μm)硬盘驱动器读写头在过渡领域的薄膜支撑问题,压力分布与具有严格气体动理论基础的概括化Reynolds方程完全相符,而在此之前,DSMC方法只对短的读写头(5μm)与Reynolds方程做了校验.作者建议将原来用于求解读写头润滑问题的Reynolds方程退化来求解过渡领域中的微槽道流动问题,从而提供了一个有严格气体动理论品性的检验方法来验证求解MEMS内部流动的各种方法。
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关键词
MEMS
稀薄气体流动
信息保存法
守恒格式
超松弛方
法
线化Boltzmann方程
Lattice
BOLTZMANN
方
法
微槽道流动
硬盘驱动器读写头
退化的Reynolds方程
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职称材料
微尺度气体流动
被引量:
23
2
作者
樊菁
沈青
《力学进展》
EI
CSCD
北大核心
2002年第3期321-336,共16页
摘 要 了解微尺度气体流动特点是微机电系统设计和优化的基础.有关的研究可以上溯到20世纪初Knudsen的平面槽道流动质量流量的测量和Millikan的小球阻力系数的测量,实验结果揭示了稀薄气体效应即尺度效应对气体运动的重要影响.由于流动...
摘 要 了解微尺度气体流动特点是微机电系统设计和优化的基础.有关的研究可以上溯到20世纪初Knudsen的平面槽道流动质量流量的测量和Millikan的小球阻力系数的测量,实验结果揭示了稀薄气体效应即尺度效应对气体运动的重要影响.由于流动特征长度很小,微尺度气流经常处于滑流区甚至过渡领域,流动的相似参数为 Knudsen数和 Mach数.因此可以考虑利用相似准则,通过增大几何尺寸、减小压力的途径,解决微机电系统实验观测遇到的困难.为解决直接模拟MonteCarlo方法分析微机电系统中低速稀薄气流遇到的统计涨落困难,我们提出了信息保存法(IP),该方法能够有效克服统计散布,并己成功用于多种微尺度气流.
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关键词
微尺度气流
稀薄气体效应
相似参数
DSMC方
法
信息保存法
微机电系统
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职称材料
低速圆管流动的粒子仿真
3
作者
陈伟芳
李壮
尹乐
《国防科技大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2005年第3期6-9,共4页
运用信息保存法对低速圆管的流动现象进行了模拟,并与实验结果进行了比较,粒子仿真结果与实验结果吻合较好,且优于NS方程的结果。研究表明,在对低速圆管的模拟过程中,运用IP法在获得较好的结果的同时,具有比DSMC方法更高的计算效率。IP...
运用信息保存法对低速圆管的流动现象进行了模拟,并与实验结果进行了比较,粒子仿真结果与实验结果吻合较好,且优于NS方程的结果。研究表明,在对低速圆管的模拟过程中,运用IP法在获得较好的结果的同时,具有比DSMC方法更高的计算效率。IP算法是解决低速圆管流动问题的有效途径。
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关键词
信息保存法
DSMC方
法
低速
流动
圆管
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职称材料
题名
MEMS稀薄气体内部流动模拟中的信息保存(IP)法
被引量:
5
1
作者
沈青
机构
中国科学院力学研究所高温气体动力学实验室
出处
《力学进展》
EI
CSCD
北大核心
2006年第1期142-150,共9页
基金
国家自然科学基金(90205024)~~
文摘
首先综述了处理低速稀薄气体流动的一些方法:线化Boltzmann方程方法、Lattice Boltzmann方法(LBM)、加滑移边界的Navier-Stokes方程、以及DSMC方法,并讨论它们在模拟MEMS中过渡领域低速流动特别是内部流动所遇到的困难,其中表明了LBM现有方案不适合模拟过渡领域中的MEMS流动问题。信息保存(IP)法通过保存一个模拟分子所代表的大量分子的平均信息,克服了流速低使得信息噪声比小而引起统计模拟的困难。本文给出了方法的一些理论证实。MEMS中内部流动的特点,即流速低和大的长宽比的特点,引起椭圆性问题,即出入口边界条件相互影响需要协调的问题。通过对(长约几千微米的)微槽道流动应用IP方法的算例,演示了采用守恒形式的质最守恒方程和超松弛法可成功地解决这一问题。借助同样的方法,用IP方法求解了真实长度(1000μm)硬盘驱动器读写头在过渡领域的薄膜支撑问题,压力分布与具有严格气体动理论基础的概括化Reynolds方程完全相符,而在此之前,DSMC方法只对短的读写头(5μm)与Reynolds方程做了校验.作者建议将原来用于求解读写头润滑问题的Reynolds方程退化来求解过渡领域中的微槽道流动问题,从而提供了一个有严格气体动理论品性的检验方法来验证求解MEMS内部流动的各种方法。
关键词
MEMS
稀薄气体流动
信息保存法
守恒格式
超松弛方
法
线化Boltzmann方程
Lattice
BOLTZMANN
方
法
微槽道流动
硬盘驱动器读写头
退化的Reynolds方程
Keywords
MEMS, rarefied gas flow, information preservation method, conservation scheme, super relaxation method, linearized Boltzmann equation, Lattice Boltzmann method, microchannel flow, hard disc drive write/read head, degenerated Reynold equation
分类号
O357.1 [理学—流体力学]
V211.25 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
微尺度气体流动
被引量:
23
2
作者
樊菁
沈青
机构
中国科学院力学研究所高温气体动力学开放实验室
出处
《力学进展》
EI
CSCD
北大核心
2002年第3期321-336,共16页
文摘
摘 要 了解微尺度气体流动特点是微机电系统设计和优化的基础.有关的研究可以上溯到20世纪初Knudsen的平面槽道流动质量流量的测量和Millikan的小球阻力系数的测量,实验结果揭示了稀薄气体效应即尺度效应对气体运动的重要影响.由于流动特征长度很小,微尺度气流经常处于滑流区甚至过渡领域,流动的相似参数为 Knudsen数和 Mach数.因此可以考虑利用相似准则,通过增大几何尺寸、减小压力的途径,解决微机电系统实验观测遇到的困难.为解决直接模拟MonteCarlo方法分析微机电系统中低速稀薄气流遇到的统计涨落困难,我们提出了信息保存法(IP),该方法能够有效克服统计散布,并己成功用于多种微尺度气流.
关键词
微尺度气流
稀薄气体效应
相似参数
DSMC方
法
信息保存法
微机电系统
Keywords
micro-scale gas flows, rarefaction, similar parameters, DSMC method, IP method
分类号
TN401 [电子电信—微电子学与固体电子学]
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职称材料
题名
低速圆管流动的粒子仿真
3
作者
陈伟芳
李壮
尹乐
机构
国防科技大学航天与材料工程学院
出处
《国防科技大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2005年第3期6-9,共4页
基金
国家自然科学基金资助项目(19902021)
武器装备预研基金资助项目
文摘
运用信息保存法对低速圆管的流动现象进行了模拟,并与实验结果进行了比较,粒子仿真结果与实验结果吻合较好,且优于NS方程的结果。研究表明,在对低速圆管的模拟过程中,运用IP法在获得较好的结果的同时,具有比DSMC方法更高的计算效率。IP算法是解决低速圆管流动问题的有效途径。
关键词
信息保存法
DSMC方
法
低速
流动
圆管
Keywords
information preservation method
DSMC method
low-speed
flow
tube
分类号
V211 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
在线阅读
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
MEMS稀薄气体内部流动模拟中的信息保存(IP)法
沈青
《力学进展》
EI
CSCD
北大核心
2006
5
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
微尺度气体流动
樊菁
沈青
《力学进展》
EI
CSCD
北大核心
2002
23
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
低速圆管流动的粒子仿真
陈伟芳
李壮
尹乐
《国防科技大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2005
0
在线阅读
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职称材料
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