气-面相互作用对均匀加热微梁系统中稀薄气体流动特性影响的数值研究

摘要

在微型设备和宏观尺度的真空环境中,非均匀温度场会引起稀薄气体流动,且浸没在气体中的结构会受到辐射力.文章采用直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法结合Cercignani-Lampis(CL)气-面相互作用模型,研究法向能量调节系数(NEAC)和切向动量调节系数(TMAC)对一对冷热微梁周围稀薄气体流动特性的影响.研究结果表明,流场结构、传热特性、压力分布和辐射力特性对表面调节系数的变化高度敏感——在单独改变冷梁表面调节系数的情况下,辐射力随着NEAC的降低呈近似线性增加,随着TMAC的降低呈非线性减小;在同步改变冷梁和热梁表面调节系数的情况下,辐射力随着TMAC的降低呈非线性增加,随着NEAC的降低呈先减小后增大的趋势.研究结果可作为设计、制造MEMS器件时的选材参考,以获得尽可能大的辐射力.