微噴管內(nèi)流場(chǎng)DSMC模擬計(jì)算與分析.pdf

1、隨著我國微小衛(wèi)星研制的大力發(fā)展，作為微推進(jìn)系統(tǒng)關(guān)鍵部件的微噴管研究成了重要的研究課題之一，對(duì)微噴管內(nèi)流場(chǎng)稀薄氣流的模擬分析是微噴管設(shè)計(jì)和性能改善所需要解決的關(guān)鍵問題。微尺度噴管流動(dòng)特性的研究對(duì)微型空間推進(jìn)器及微機(jī)電(MEMS)動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和性能改進(jìn)具有極其重要的指導(dǎo)意義。本文針對(duì)國外研制的微推進(jìn)系統(tǒng)所用典型微米級(jí)噴管，對(duì)稀薄氣流在微噴管內(nèi)的流動(dòng)性能進(jìn)行了建模和仿真分析。
　　稀薄氣體的流動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜的稀薄氣體動(dòng)力學(xué)問題。由于氣流

2、密度小，工作部件微型化，氣體分子的平均自由程與噴管的特征尺寸在一個(gè)量級(jí)，這使得氣體流動(dòng)在物理上變成高非線性、高耦合性的微分積分方程，因此數(shù)學(xué)解析求解變得異常困難。
　　在綜合考慮了稀薄氣體動(dòng)力學(xué)問題各種解法和本課題實(shí)際研究的基礎(chǔ)上，本文采用直接模擬蒙特卡羅方法(DSMC)對(duì)微噴管內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行建模和計(jì)算，并分析了各種工況下的內(nèi)流場(chǎng)變化。首先，考慮變化壓力，分析微噴管流場(chǎng)各項(xiàng)參數(shù)的變化，得出其對(duì)微噴管性能的影響。其次，變化來流氣體溫度，