Влияние химического состава и структуры поверхности на макроскопические характеристики течения ультраразреженного газа в каналах
Диссертация
Достоверность результатов обеспечивается: использованием проверенных практикой современных представлений и моделейприменением апробированных экспериментальных методиксовпадением полученных результатов в предельных случаях с наиболее надёжными экспериментальными и теоретическими даннымиприменением ультравысоковакуумной техники и оборудования, обеспечивающего контроль состояния газовой фазы… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ИССЛЕДОВАНИЮ ПРОЦЕССА ОБТЕКАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ПОТОКОМ РАЗРЕЖЕННОГО ГАЗА
- 1. 1. Проблемы описания процесса обтекания твёрдых тел разреженным газом
- 1. 2. Модельные представления о рассеянии газа поверхностью
- 1. 3. Экспериментальные подходы
- 1. 4. Исследования течения ультра разреженного газа в каналах
- Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОВЕРХНОСТИ НА ТЕЧЕНИЕ ГАЗА В
- ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ КАНАЛЕ.:"
- 2. 1. Метод исследования
- 2. 2. Описание экспериментальной установки
- 2. 3. Методика применения мембранного микроманометра емкостного типа для измерения проводимости канала
- 2. 4. Методика формирования атомно-чистого покрытия поверхности канала
- 2. 5. Процедура измерений
- 2. 6. Методика обработки экспериментальных данных
- 2. 7. Экспериментальные результаты
- 2. 8. Обсуждение экспериментальных результатов
- Глава 3. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ПРЯМОГО СТАТИСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МОНТЕ-КАРЛО В ЗАДАЧАХ О ВНУТРЕННЕМ ОБТЕКАНИИ ПОВЕРХНОСТИ РАЗРЕЖЕННЫМ ГАЗОМ
- 3. 1. Метод пробной частицы
- 3. 2. СВОБОНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ ВЕРСИЯ МЕТОДА МОНТЕ-КАРЛО
- 3. 3. Метод прямого статистического моделирования Монте-Карло
- 3. 4. Применение метода Монте-Карло к задаче о релаксации разреженного газа в ограниченном пространстве
- 3. 4. 1. Постановка задачи
- 3. 4. 2. Принципиальные результаты
- 4. 1. Численное моделирование течения газа через цилиндрический канал в свободномолекулярном режиме
- 4. 2. Проводимость цилиндрического канала в процессе экспозиции и сравнение с экспериментальными данными
- 5. 1. Течение газа в прямоугольном канале конечных размеров
- 5. 2. Моделирование шероховатости и процедура расчёта
- 5. 3. Результаты расчёта и сравнение с экспериментом
Список литературы
- Каминский М. Атомные и ионные столкновения на поверхности металла. — М.: Мир, 1967.
- Gregory H.S. Phil. Mag.-1936. v. 22, p. 257.
- Maxwell J. C., Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. A Part I, Appendix (1989) — reprint The Scientific Papers of James Clerk Maxwell (Dover, New York), p. 703.
- Черняк В.Г., Породнов Б. Т., Суетин П. Е. ИФЖ.-1973, — № 24, с. 227.
- Коган М.Н. Динамика разреженного газа. М.: Наука, 1967.
- Борисов С.Ф., Балахонов Н. Ф., Губанов В. А. Взаимодействие газов с поверхностью твердых тел. М.: Наука, 1988.
- Maxwell J.C. On the Stresses in Rarefied Gas. The Scientific Papers. Paris 1890.-v.2.
- Knudsen M. The kinetic theory of gases. 3rd ed. N.Y.: J. Wiley a. sons, 1950. p. 71.
- Черчиньяни К. Теория и приложения уравнения Больцмана. М.: Мир, 1978.
- Cercignami С., Lampis М., Trans. Theory Stat. Phys. 1, 101 (1971).
- Hinchen J.J., Foley W.M. Rarefied gas dinamics.- New York: Academic Press, 1966, — v. 2,-p. 505.
- Epstein M., AIAA Journal.-1967.- v. 5, — p. 1797.
- Nocilla S. Rarefied gas dinamics.- New York: Academic Press, 1961, — p. 169.
- H.Nocilla S. Rarefied gas dinamics.- New York: Academic Press, 1963.- v. 1.-p. 327.
- Oman R. J. Chem. Phys., 1968, v. 48, p. 3919.
- Logan R.M., Keck J. Classical Theory for the Interaction of Gas Atom from a solid surface. J. Chem. Phys.-1968.- v. 49, n. 2, p. 860−876.
- Logan R.M. Calculation of the energy accommodation coefficient using the solf cube model. J. Surface Science, 1969. Vol. 15, p. 387−402.
- Lahaye R.J.W.E., Stolte S., Kleyn A.W., Smith R.J. and Holloway S. Site dependent energy loss in Ar scattering from Pt (111). J. Surface Science, 307−309, 1994, pp. 187−192.
- Lahaye R.J.W.E., Kleyn A.W., Stolte S. and Holloway S. The scattering of Ar Ag (lll): A molecular dynamics study. J. Surface Science, 338, 1995, pp. 169−182.
- Гудман Ф., Вахман Г. Динамика рассеяния газа поверхностью. М.: Мир, 1980, 423с.
- Lyon Н.В., Soomorjai G.A. J. Chem. Phys., 1966, v.44, p. 3707.
- Goodman F.O. J. Surface Science, 1972, v. 30, 1.
- Barta I.P., Bagus P. S., Barcer J. A. Hartree Fock studies of Helium -surface interaction potentials. Phys. Rev. 1985. B. 31. № 4, p. 1737−1743.
- Zaremba E., Kohn W. Theory of helium adsorption on simple and noble metal surfaces. Phys. Rev. 1977. B. 15. № 4, p. 1767−1781.
- Harris H., Liebsch A. Interaction of helium with a metal surface. J. Phys. 1982. v. 15. № 10. p. 2275−2291.26.0ssicini S. Interaction potential between rare-gas atoms and metal surfaces. Phys. Rev., B. 33, № 2, 1986, pp. 873−878.
- Williams B.R. J. Chem. Phys. 1971, v. 53, p. 1594.
- Херлбат Ф. В кн.: Динамика разреженных газов Серия «Механика. Новое в зарубежной науке» Вып. 6. М., Мир, 1976, с. 37.
- Сомроджай Г. А., Брумбах С. Б. В кн.: Новое в исследовании поверхности твёрдого тела. Вып. 2 М., Мир, 1977, с. 164.
- Knudsen М. Molekularstromung des Wasserstoffs durch Rohren und das Hitzdrahtmanometer. Ann. der Phys. 1911. B.35. s. 389−396.
- Stickney R.E., Hurlbut F.C. In: Rarefied Gas Dynamics (Laurmann J.A., ed.). New York: Academic Press, 1963, p. 454.
- McGinn J.H. In: Rarefied Gas Dynamics (Brundin C.L. ed.). New York: Academic Press, 1967, p.1455.
- Borisov S.F. A Study of Gas Molecular Energy and Momentum Accomodation on a Controlled Surface. Rarefied Gas Dynamics: Proc. 17th. Int. Symp. Ed. A.E.Beylich. Weinheim- New York- Basel- Cambridge: VCH, 1991. P.1412−1418.
- Борисов С.Ф., Породнов Б. Т., Суетин П. Е. Экспериментальное течение газов в капиллярах. ЖТФ.-1972.- т. 42, с. 1310−1314.
- Porodnov В.Т., Suetin Р.Е., Borisov S.F., Akinshin V.D. Experimental investigation of rarefied gas flow in different channels. Fluid. Mech.-1974.-v. 64, p. 417−437.
- Породнов Б.Т., Суетин П. Е., Борисов С. Ф. Течение газов в плоской щели в широком диапазоне чисел Кнудсена. ЖТФ.-1970.- т. 40, с. 23 832 391.
- Knudsen М. Ann. Phys.-1909.- v. 28, — p. 75.
- Knudsen M. Ann. Phys.-1911.- v. 35, — p. 389.
- Gaede W. Die Aussere Reibung der Gase. Ann. der Phys.-1913.- b. 41.- s. 283−336.
- Davis, D.H., Levenson, L.L., Milleron, N. Effect of «Rougher-than-Rough» Surface on Molecular Flow through Short Duct. J. Appl. Phys., 1964, 35. pp. 529−532.
- De Marcus W.C. and Hopper E.H. J. Chem. Phys. 23. 1955. p. 1344.
- De Marcus W.C. The problem of Knudsen flow. Union Cabride Corporation, Report K-1302 (Oak Ridge, Tennesse, 1956).
- Clausing P. Ubar die Strahlformung bei der Molecularsromung. Z. fur Physik.-1930.- b. 66, s. 471−476.
- Huggel J. The flow of gases through capillaries. Proc. Roy. Soc.-1952.- v. 212a, p. 123−136.
- Lund L .M. Berman A.S. Flow of noble gases at low pressures through porous media and capillaries. J.Chem. Phys.-1958.- v. 28, p. 363−364.
- Lund L .M. Berman A.S. Flow and self-diffusion of gases in capillaries. Appl. Phys.-1966.- v. 37, p. 2489−2508.
- Борисов С.Ф. Экспериментальное исследование изотермического и неизотермического течения разреженных газов. Дис. канд. физ.-мат. наук.- УПИ, Свердловск, — 1973.
- Флягин А.Г. Исследование влияния температуры и шероховатости поверхности на газодинамическую проводимость капилляров: Дис. канд. физ.-мат.наук. Свердловск, 1979.-223 с.
- Maegley W. J., Berman A.S. Phys. Fluids.-1972, — v. 15, — p. 780.
- Породнов Б.Т., Суетин П. Е., Борисов С. Ф., Неволин М. В. Изв. вузов СССР, Физика,-1972, — н. 10, — с. 150.
- Породнов Б.Т., Суетин П. Е. Изв. вузов СССР, Физика.-1970.- н. 6.- с. 141.
- Породнов Б.Т. Теоретическое и экспериментальное исследование плоского течения разреженного газа. Дис. канд. физ.-мат. наук. -Свердловск, 1969.-230 с.
- Sugiyama W., Sawada Т., Nakamori К. Rarefied gas flow between two dimensional surface roughness. J. Vacuum, 47 (6−8), 1996, pp. 791−794.
- Sawada Т., Horie BY., Sugiyama W. Diffuse scattering of gas molecules from conical surface roughness. J. Vacuum, 47 (6−8), 1996, pp. 795−797.
- Barreer R.M., Niholson D. // Can. J. Chem.-1965.- v. 43, p. 896.
- Суетин П.Е., Породнов Б. Т., Митенков C.A. Изв. вузов СССР, Физика,-1969, — н. 9, с. 105.
- Steinheil Е., Scherber W., Seidl М., and Rieger И. Investigations on the interaction of gases and well-defind solid surfaces with respect to possibilities for reduction of aerodynamic friction and aerothermal heating.
- Proc. 10-th Intern. Symp. Rarefied Gas Dynamics. N.Y.: AIAA 1977. p. 589−602.
- Lord R.G. Tangential momentum accomodation coefficients of rare gases on polycrystalline metal surfaces. Proc. 10-th Intern. Symp. Rarefied Gas Dynamics.- N.Y.: AIAA 1977.- p. 531−538.
- Суетин П.Е. Молекулярная диффузия в разреженных газах. Дис. доктора физ.-мат. наук. Свердловск, 1969.-350 с.
- Борисов С.Ф., Калинин Б. А., Породнов Б. Т., Суетин П. Е. Микроманометр с цифровым отсчетом. ПТЭ.-1972, — н.4.- с. 209.
- Борисов С.Ф. Взаимодействие молекул с поверхностью и тепломассоперенос в разреженных газах. Дис. доктора физ.-мат. наук.- Свердловск, 1987.-332 с.
- Фарнсуорт Г. Атомарно чистые поверхности твердых тел. Приготовление и испытание. Межфазная граница газ твердое тело. М.: Мир, 1970, с. 359 — 365.
- Дэшман С. Научные основы вакуумной техники, М.: Мир 1964.
- Сажин О.В., Власов А. А., Борисов С. Ф. Формирование поверхности с заданными свойствами Сборник статей «Физические свойства металлов и сплавов», УГТУ-УПИ, Екатеринбург — 2000, с. 92−96.
- Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука 1964.
- Исаченко В.П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача. М.: Энергоиздат, 1981.
- Берман Р. Теплопроводность твердых тел. М.: Мир, 1979. С. 19.
- Семёнов Ю.Г. Экспериментальное исследование теплообмена в разреженных газах. Дис. канд. физ.-мат. наук. Свердловск, 1983. 183 с.
- Шестаков A.M. Молекулярный теплообмен на межфазной границе газ твёрдое тело. Дис. канд. физ.-мат. наук. Свердловск, 1985. 149 с.
- Кочнев А.А. Влияние температуры поверхности и концентрации адсорбата на перенос энергии в системе разреженный газ-металл. Дис. канд. физ.-мат. наук. Свердловск, 1987. 130 с.
- Sazhin O.V., Borisov S.F., Sharipov F.M., Grachyov I.A. Tangential Momentum Accommodation on Atomic Clean and Contaminated Surface. Proceedings 21-th Int. Symp. Rarefied Gas Dynamics, Vol.1, Cepadues-Editions, Marseille, 1998, pp. 333−339.
- Андреев Е.А. Динамика взаимодействия атомов и молекул с поверхностью металла. В кн.: Химия плазмы. Вып. 8. Под ред. Б. М. Смирнова. М.: Энергоиздат, 1981, с. 3−37.
- Saw R., Merrill R.P. J. Surface Science, v.34, № 2, 1973, p. 268.
- Сажин O.B., Грачёв И. А., Борисов С. Ф., Отт К.Ф. Влияние адсорбции кислорода и водорода на течение инертных газов в канале. Сборник трудов Второй Национальной Конференции по Теплообмену, г. Москва, 26−30 октября 1998 г., том 4, с. 265−269.
- Розанов JT.H. Вакуумная техника. М.: Высшая школа. 1990, 320 с.
- Глазков А.А., Саксаганский Г. Л. Вакуум электрофизических установок и комплексов. М.: Энергоатомиздат, 1985. 184 с.
- Бёрд Г. Молекулярная газовая динамика. М.: Мир. 1981. 320 с.
- Саксаганский Г. Л. Молекулярные потоки в сложных вакуумных структурах. М.: Атомиздат, 1980. 216 с.
- Nesterov S.B., Vassiliev Yu. K and. Kryukov A.P. Influence of the chamber shape on the non-uniformity of gas distribution. J. Vacuum, 53 (1−2), 1999, pp.193−196.
- Нестеров С.Б., Васильев Ю. К., Крюков А. П. Влияние формы вакуумного объёма на неравномерность газового распределения. ВТТ, 1999, Том 9, № 1, с.9−16.
- Oleg V. Sazhin, Alexander N. Kulev, Sergei F. Borisov. Relaxation Process of Rarefied Gas in a Finite Space. The Book of Abstract of 22-th Int. Symp. Rarefied Gas Dynamics, Sydney, 22−29 June 2000, http://www.cfd.sandia.gov/rgd.
- Bird, G.A. Molecular Gas Dinamics and Direct Simulation of Gas Flows. -Oxford University Press, Oxford, 1996.
- Smoluchowski M. Zur Kinetischen Theorie der Transpiration a Diffision Verdunnter Gase. Ann. der Phys.R.-1910.- b. 33, 4 ser.- s. 1559−1570.
- Девиен М. Течение и теплообмен разреженных газов.М.: Наука, 1962.
- Berman S. J. Appl. Phys. 1965, 36. p. 3356- 1966, 37. p. 2930(E).
- Sharipov F., Seleznev V. Data on Internal Rarefied Gas Flow. J. Phys.
- Chem., 27 (3), 1998, pp. 657−706.
- Хефер P. Криовакуумная техника. Пер. с нем. М.: Энергоатомиздат. 1983.272 с.
- Баранцев Р.Г. Взаимодействие разреженных газов с обтекаемыми поверхностями. М.: Наука, 1975, 344 с.
- Roberts J.K. The exchange of energy between gas atoms and solid surfaces. Proc. Roy. Soc. London. A. 1930. vol. 129. p. 146−161.
- Топорец A.C. Оптика шероховатой поверхности. JI.: Машиностроение, 1988, 191 с.