
从DSMC模拟中提取热流的弛豫速率:(a)初始状态用于激发平动热流的速度分布函数,横坐标由最概然速率vm ![]()
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归一化; (b)初始状态用于转动热流的转动能分布函数,横坐标由kBT0 ![]()
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归一化;(c, d)氮气平动热流和转动热流的弛豫过程,模拟参数为:式(78)中的非弹性碰撞概率Λ=0.25 ![]()
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,施密特数Sc=1/1.33 ![]()
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,转动自由度dr=2 ![]()
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,温度黏性指数ω=0.74 ![]()
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. 图中数据来源于文献[60]
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典型稀薄气体流动及纳维-斯托克斯方程的预测误差:第一列图显示,当马赫数大于2时,纳维-斯托克斯方程低估正激波的厚度[15];第二列图显示,当声波振动频率接近气体分子碰撞频率时,纳维-斯托克斯方程低估声波接收器的声强[16-17];第三列图显示,低压下纳维-斯托克斯方程可能远远低估微纳米通道的质量流量[18]
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(左)两体碰撞前后的速度分布:由于动量和能量守恒,碰撞前后的相对速度分布在球体上并且通过球心;(右上)中心力场作用下的经典两体碰撞示意图,其中
b 为瞄准距离,\boldsymbol{k} 为沿两分子间最短距离方向的单位矢量;(右下) 直径为σ的硬球分子的两体碰撞 -
从DSMC模拟中提取热流的弛豫速率:(a)初始状态用于激发平动热流的速度分布函数,横坐标由最概然速率
v_m 归一化; (b)初始状态用于转动热流的转动能分布函数,横坐标由k_BT_0 归一化;(c, d)氮气平动热流和转动热流的弛豫过程,模拟参数为:式(78)中的非弹性碰撞概率\varLambda=0.25 ,施密特数Sc=1/1.33 ,转动自由度d_r=2 ,温度黏性指数\omega=0.74 . 图中数据来源于文献[60] -
根据理论公式(76)从DSMC模拟中提取的热弛豫速率. 施密特数为
Sc=1/1.33 ,转动自由度为d_r=2 ; 对N2和HCl,温度黏性指数ω 分别取0.74和1,图中数据来源于文献[60] -
室温下Eucken因子的解析解(77)与DSMC数值解的对比. DSMC中使用可变软球模型,自扩散系数 D取值为 D',菱形、正方形、三角形分别表示平动、内能和总Eucken因子,实心点为解析解,空心点为DSMC结果,虚线表示300 K温度下实验测量的总Eucken因子,图中数据来源于文献[54]
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不同动理学模型预测的马赫数为7的氮气正激波的密度、温度、应力偏量σ22和热流的对比
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平板库特流动中的密度、温度和垂直于流动方向的热流分布. 第一行和第二行的克努森数分别为
{Kn} =0.1、1 ;基于对称性,另一半区域-0.5\leqslant x_1\leqslant 0 没有显示 -
麦克斯韦妖驱动下的稀薄气体热蠕动, 其中速度和热流均沿
x_1 方向. 第二行和第三行图对应的克努森数分别为Kn = 0.1和1,基于对称性,0.5\leqslant{}x_2\leqslant1 的区域没有显示 -
克努森数为0.6的稀薄气体在二维方腔内的热蠕动
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总Eucken因子不变时,不同平动Eucken因子对马赫数为4的正激波结构的影响. 图中数据来源于文献[60]
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(第一行)热流弛豫速率对麦克斯韦妖驱动的热蠕动速度和热流分布的影响,以及吴模型中改变热弛豫速率的结果对比. 红色实线对应的
{{\boldsymbol{A}}} 数值来自于DSMC,蓝色阴影部分来自吴模型计算结果,对应的取值范围为{A_{rt}}\in[-0.3124,0.0] 、{A_{tr}}\in[-0.1250,0.0] ,其他参数为{Kn} = 0.2 ,f_{tr} = 2.365 以及f_{rot} = 1.435 ;(第二行)总Eucken因子f_{eu} 保持不变,改变平动Eucken因子的结果对比,{Kn} = 0.2 .图中数据来源于文献[60] -
自发瑞利-布里渊散射示意图[54],在气体中传播的光被气体分子自发的密度涨落散射
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基于实验频谱(圆圈)和吴模型预测结果(线条),提取N2的体积黏性与平动Eucken因子[54]:第一行的实线为计算光谱,通过计算给定
f_{tr} 和Z 范围内的最小误差;第二行给出了实验光谱与理论光谱之间的误差. 实验与计算中所用到的参数汇总在表 2中,频率f_s 由v_m/\ell 归一化