平行平板微型槽间气体的滑移流动

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1、维普资讯http://www.cqvip.com癣圆国氍MEMSDevice＆Technology平行平板微型耱问气休的滑移流动韦学勇，卢德江，蒋庄德(西安交通大学精密工程研究所机械制造系统工程国家重点实验室，西安710049)摘要：对平行平板微型槽中气体滑移流动的压强分布特性进行了研究。将压强和气体平均分子自由程的关系引入到一阶速度滑移边界条件中，求解Navier-Stokes方程，得到了显式的压强分布表达式。模拟计算结果表明，平行平板间滑移流动的气体压强分布曲线是上凸的下降抛物曲线。在边界滑移条件下，分析了平行平板微型槽在应用

2、中由于微型槽中压力分布变化形成的气体阻尼问题，分析结果表明无滑移边界条件在微尺度流动分析中不再适用。关键词：滑移流动；平均自由程；压强分布；气体阻尼中图分类号：O351．3；TB126文献标识码：A文章编号：16714776(2005)03—0129—04GaseousSlipFlowinParallelPlatesMicrochannelWEIXue—yong，LUDe-jiang，JIANGZhuang—de(StateKeyLabforManufacturingSystemEngineering，InstituteofPre

3、cisionEngineering，Xi'anJiootongUniversity，Xi"an710049，China)Abstract：Inthispaper，pressuredistributionofgaseousslipflowinparallelplatesmicrochannelwasstudied．Therelationbetweenpressureandgasmodularmeanfreepathwasintroducedintooneordervelocityslipboundarycondition．Andth

4、enexplicitexpressionofpressuredistributionwasobtainedthroughsolvingNavier—StokesEquation．Computationalresultsshowedthatpressuredistributioncurveinparallelplatesmicrochannelwasconvexdecreasingparaboliccurve．Basedonslipboundarycondition，gasdampingcausedbychangesofpressu

5、redistributionalongthemi—crochannelwasstudiedintheapplicationofparallelplatesmicrocharme1．Computingresultsshowedthattraditionalnon—shipboundaryconditionwasnolongerapplicableinmicroflowanaly—sis．Keywords：slipflow；meanfreepath；pressuredistribution；gasdamping体模型来进行解释和预算。

6、因此，微流体力学，一1引言门研究微尺度下流体运动力学行为的新兴学科便开微型电子机械系统中存在许多流动现象，例如始蓬勃发展起来。微型电机转子与轴承之间的气隙流动，微型气涡轮稀薄气体流动又是MEMS器件中常见的一种机内的气体流动以及微型推进器中的射流等。这些流体运动，通常用数(气体分子平均自由程与微尺度下的流动现象和实验数据很难再用传统的流流场特征长度的比值)来表征气体的稀薄程度。研收稿日期：2004--09-05基金项目：国家自然科学基金青年科学基金资助项目(50205020)@微纳电子技术2005年第3囊维普资讯http://ww

7、w.cqvip.com嬲国MEMSDevice&Technology究表明【】]，当K>0．001时，传统的连续介质模型OV+OV＼p＼v升=一一罟+(I鲁+熹)J(2)便开始失效，Navier-Stokes方程仍然成立，但是需要采用一阶或者高阶的边界条件来修正。当K>10连续性方程+=0(3)oxoy时，气体运动成为完全的自由分子流动，需要用分其中P为气体压强，P为气体密度，为气体动力子动力学理论来解释和计算。本文主要研究等温壁粘性系数，H为流体质点速度沿方向的分量，条件下平行平板微型槽中气体的滑移流动，即为沿y方向的分量。虽然

8、动量方程(1)，(2)和数为0．O01~0．1的气体流动。连续性方程(3)构成封闭的方程组，但是由于存由于滑移条件的引入，截面速度、沿程压降以在二阶偏导数，是个非线性的二阶偏微分方程组，及水力发展长度等物理量都受到很大影响。孙宏伟对于大多数流动问题