Специальность 01.04.17 химическая физика, горение и взрыв, физика
экстремальных состояний вещества
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
Москва 2014 1
Работа выполнена на кафедре молекулярной физики физического факультета Московского Государственного Университета имени М. В. Ломоносова.
Научный руководитель:
кандидат ф.-н. наук, доцент Иванов Игорь Эдуардович
Официальные оппоненты:
Бочаров Алексей Николаевич д. ф.-м. наук, зав. отделением магнитоплазменной аэродинамики и МГД преобразования энергии Объединенного института высоких температур РАН Фридлендер Оскар Гавриилович, к.ф.-м.н., доцент, ст.н.с. Центрального аэрогидродинамического института им. Н.Е. Жуковского
Ведущая организация: Институт теоретической и прикладной механики им.
С.А. Христиановича СО РАН.
Защита состоится октября 2014 г в час. мин. на заседании диссертационного совета Д 501.002.01 при Московском государственном университете имени М. В. Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, д.1, стр. 2, физический факультет МГУ, СФА.
С диссертацией можно ознакомиться в Отделе диссертаций Научной библиотеки МГУ имени М.В. Ломоносова (Ломоносовский просп., д.27) Автореферат разослан «_» 2014 г.
Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико-математических наук Лаптинская Т. В.
Общая характеристика работы
Актуальность работы В настоящее время активно развиваются технологии, связанные с разработкой микро-электро-механических систем (MEMS) для широкого спектра применений, в том числе и устройств, в которых реализуются микрои нано-течения [1]. Вопросами течений среды на микро- и нано- уровнях занимается специальный раздел газодинамики, а именно: газодинамика микро- и нано- течений.
Течения газа в миниатюрных устройствах имеют часто малую скорость, малое число Рейнольдса и являются при этом неравновесными (разреженными) течениями. Это связано с тем, что газодинамические потоки, заключенные в объемах с малыми геометрическими размерами, проявляют особые свойства, отличные от свойств течений в больших масштабах. В качестве примеров таких особых свойств, связанных с эффектами разреженности, можно указать, например, возникновение слоя Кнудсена вблизи стенок, парадокс Кнудсена при течении в канале (зависимость массового расхода от числа Кнудсена, имеющая экстремум (минимум)), несовпадение направления вектора теплового потока с направлением, противоположным градиенту температуры, тепловое скольжение вблизи поверхности.
Такое уникальное поведение разреженных (неравновесных) течений может быть использовано при создании устройств с новыми возможностями (например: насос Кнудсена – компрессор, не имеющий движущихся частей).
Критерием, с помощью которого можно судить о появлении существенных в данном течении эффектов разреженности, служит такой параметр подобия течения, как число Кнудсена Kn:
термодинамическом равновесии с точки зрения средней длины свободного пробега и характерного масштаба длины L для рассматриваемой системы.
температура или плотность. l - пространственное направление наибольшего возрастания.
Одна из главных проблем для описания течения газа заключается в том, что замкнутого макроскопического описания (подход, не включающий в себя кинетический уровень описания газа) течения не существует.
Наибольшие сложности в макроописании течения проявляются по мере приближения средней длины свободного пробега молекул к характерным линейным размерам газодинамической системы, что влечёт за собой всё больший уход от равновесного распределения молекул по скоростям.
соотношения для вязких напряжений и тепловые потоки (то есть соотношение Ньютона и соотношение Фурье), которые используются в системе уравнений Навье-Стокса (НС), не являются справедливыми.
Обычно для описания течения газа в “нормальных” условиях используется континуальное описание среды (модель сплошной среды), основанное на уравнениях НС. Однако с условиями прилипания газа на стенке эта модель справедлива для режимов течения, характеризуемых
[ 
«