モンテカルロ法による真空配管に対する気体分子の通過確率計算

摘要

本講座では配管の通過確率をモンテカルロシミュレーションを用いて求める手法について解説し，近似解の存在する円筒配管の場合について，シミュレーション結果と近似解による結果を比較した。ここでは具体的なプログラムや気体分子の運動の様子を表すアニメーションについては示さなかったが，これらは日本真空学会が主催する真空夏季大学の「画像で見る真空工学」という講義で観ることが可能である。アニメーションを観ると分子流領域での気体分子の動きが，流体としての気体の流れとは全く異なるものであることが直感的に理解できるが，論文にしにくい部分であるため真空夏季大学に参加してご覧になっていただきたい。%In this lecture, calculation of the transmission probability of gas molecule through the vacuum pipe by Monte-Carlo simulation is presented. The basic concepts, the computational method of the distribution of scattering angle that follows the cosine law from the homogeneous random distribution and the flow chart of program are shown. The results by Monte-Carlo simulation for the simple cylindrical pipes with various length/diameter (L/D) ratios are compared with those obtained by the approximation formulas and the analytical results. The effect of specular reflection rate in the scattering at the surface of pipe is also presented.