基于VHS分子模型的DSMC方法研究分子蒸馏气相微观特性

摘要：

为了研究分子蒸馏器内气体的微观特性，基于变径硬球分子模型，采用了直接模拟蒙特卡洛方法，考虑了分子转动能和平动能，建立了描述分子蒸馏气相传递过程的一维和二维模型，计算了不同蒸发温度下的蒸发效率，并将模拟计算值与实验数据对比，验证了模型的合理性。通过模拟分子的运动和碰撞过程，分析了蒸发温度、冷凝温度和蒸发面与冷凝面的间距等参数对气相空间的碰撞频率和分子平均自由程分布的影响。结果表明：碰撞频率和平均自由程分布的变化始终呈相反趋势；在蒸发面附近，碰撞频率和分子平均自由程分别处于各自最大值和最小值；从蒸发面到冷凝面的气相空间，碰撞频率逐渐减小，分子平均自由程逐渐增大；靠近冷凝面时，碰撞频率和分子平均自由程分别达到各自最小值和最大值；随着蒸发温度或冷凝温度的升高，气相空间同一位置处的碰撞频率增大而平均自由程减小；随着蒸发面与冷凝面的间距增加，碰撞频率在同一位置处有所增大，但在冷凝面附近更小；间距增加，同一位置处的分子平均自由程减小，但是冷凝面附近，间距越大时平均自由程也越大。

关键词：分子蒸馏、直接模拟蒙特卡洛方法、变径硬球、碰撞频率、平均自由程

分类号：TQ028.8(一般性问题)

资助基金：国家自然科学基金资助项目21176170

在线出版日期：2015-12-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1023-1029