宏观速度对适应系数的影响规律研究

摘要

cqvip:适应系数是稀薄气体动力学中的重要参数,反映了气体分子与固体表面的动量和能量适应程度,常常用于稀薄气体数值模拟的边界条件中.本文构建了单个气体分子Ar与金属Pt表面相互作用的物理模型,通过Phontom模型来构造固体壁面以反映真实物理特性.采用分子动力学方法模拟了气体分子在固体表面的碰撞过程,通过速度抽样使得入射气体具有宏观速度特征,根据入射前和反射后气体分子的平均动量和能量计算出切向动量适应系数、法向动量适应系数和能量适应系数,分别在光滑和粗糙表面下分析了适应系数随宏观切向速度和宏观法向速度的变化规律.结果显示,适应系数对于气体的宏观速度和表面粗糙度均表现出了很强的相关性.切向速度的增大使得气体分子与表面的作用时间缩短,适应系数减小,对于气固适应有消极的作用.当切向速度较大时会发生动量由切向向法向转移的情况.法向速度的增大对于光滑表面而言有助于气体分子与表面的动量和能量适应,对于粗糙表面而言却呈现相反的规律.