流动数值模拟中GDQ方法的应用.pdf

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1、第3O卷第2期能源技术Vo1．3ONo．22009年4月ENERGYTECHNOLOGYApril．2009流动数值模拟中GDQ方法的应用罗建斌lI，徐斌。，薛宏。(1．同济大学汽车学院，上海201804；2．广西工学院汽车工程系，广西柳州545006；3．河南科技大学车辆与动力工程学院，河南洛阳471003)摘要：为了满足微电子机械系统的飞速发展，探讨了一种程序简单、计算成本较低的微尺度流动数值模拟新方法一广义微分积分方法。研究工作根据微尺度库埃特流动特点对N—S方程加以改进，建立起相应的理论模型，采用这个模型流动模拟能拓宽到滑移流动区和过渡流动区。然后采用广

2、义微分积分方法来进行流场数值模拟，并用蒙特卡洛直接模拟方法(DSMC)加以验证，结果表明利用新建理论模型的模拟结果与验证结果基本吻合，但是也发现随着努森数的增加两者的误差增加，表明新建理论模型还有必要进一步完善。关键词：微电子机械系统；库埃特流动；广义微分积分方法；蒙特卡罗直接模拟法中图分类号：TK124文献标志码：A文章编号：1005—7439(2009)02—0077—03ApplicationofGDQMethodinFlowNumericalSimulationLUOJian-binlI，】(UB，XUE(SchoolofAutomotive．Tongj

3、iUniversity，Shanghai201804，China；2．TheDepartmentofAutomobileEngineering．GuangmUniversityOfTechnology，Liuzhou545006，China；3．Veh．&MotivePowerEng．Coil，HenanCollegeofScienceandtechnology，Luoyang471003，China)Abstract：InordertOmeettherapiddevelopmentofMicroElectro-MechanicalSystem(MEMS)。ak

4、indofnewnumericalsimulationmethodnamedgeneralizeddiferentialquadrature(GDQ)ismainlyexplored．Itsdominantcharacteristicconsistsinsimpleprogramandlowcalculationcost．Aimingatmicr0一scaleCouetteflowsystem。thecorrespondingtheoretica1mode1hasbeenbuiltbasedonimprovedN_SEquation．Thisnewmode1ca

5、nbeenextendedtOsimulatetheflowinslippingregionandtransitionregion．ThenapplyingGDQmethod，thenumericalsimulationofflowfieldismade．AndusingthedirectsimulationofMonteCarloapproach(DSMC)。thenewmodelisverified．Thesolutionsshowthatthesimulationresultsofthenewmode1arebasicallyconsistentwitht

6、heDSM_C’S．ButtheerrorisbecomingmoreandmorelargewiththeincreaseofKnnumbenSothisindicatesthatitisindispensabletOamendthenewmode1inthelater．Keywords：microelectro-mechanicalsystem；couetteflow；generalizeddifferentialquadraturemethod；directsimulationofmontecarloapproach近年来随着微电子机械系统(MEMS)的飞

7、速子运动和统计规律通过计算成千上万模拟粒子的运发展，与微尺度流动相关的研究工作也非常活跃[。动和碰撞，可以很好地模拟气体分子的运动过程，求为了方便研究，微尺度流动通常被简化为库埃特流解气体流动的动力学方程，理论上适用整个流动区动；由于微尺度流动特征尺度较小，努森数K(表域所有努森数下的微尺度流动，是一种预测微尺度征气体稀薄程度的物理量)一般大于0．001，因而流气体流动特性的可靠方法，但是DSMC编程繁琐计体介质已经处于非连续流动区，以连续连续介质假算程序长，计算量大计算成本很高[2]，直接应用不方设为基础的传统流体动力学已经不再适用，必须加便，不过非常适合作为

8、一种预测微尺度气体流动特