|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Изучение новых способов создания перепада давления газа в микронасосах за счет неизотермических или подвижных границ.НИР
Study of new methods to create pressure drops in micropumps using non-isothermal or moving boundaries
- Руководитель НИР: Косьянчук В.В.
- Подразделение: 104. Лаборатория Наномеханики
- Срок исполнения: 1 января 2018 г. - 31 декабря 2019 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): СП-486.2018.1
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Газовая динамика и теплообмен.
- ПН России: Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
- Критическая технология России: Технологии наноустройств и микросистемной техники
-
Рубрики ГРНТИ:
- 30.17.33 Газовая динамика
- 30.17.35 Тепломассоперенос
- Классификатор OECD: Прикладная физика, Информатика – приложения, Механика
-
Ключевые слова:
подвижная граница, разреженный газ, микронасосы, неизотермическая граница, метод событийного молекулярно-динамического моделирования (edmd), мэмс
micropumps, rarefied gas, moving boundary, non-isothermal boundary -
Описание:
Целью проекта является исследование течений разреженного газа в свободномолекулярном и переходном режимах в различных микроструктурах со сложной геометрией, подвижными и неизотермическими границами, с целью создание новых и улучшениях существующих газовых микронасосов. Для решения задач будет использован метод событийного молекулярно-динамического моделирования (EDMD) и еще упрощенные версии.
-
Abstract:
The aim of the project is to study rarefied gas flows in the free molecular and transitional regimes in various microstructures with complex geometry, moving and non-isothermal boundaries, in order to create new and improve existing gas micropumps. To solve these problems, the event-driven molecular dynamic simulation (EDMD) method and its simplified versions will be used.
-
Планируемые результаты:
В ходе проекта планируется: 1) Исследовать возможность создания концептуально новых газовых микронасосов на основе микроструктур с быстро осциллирующими элементами. 2) Исследовать течение газа в микроструктурах со сложной неизотермической границей и определить влияние геометрии (наклонные стенки, стенки с ребристой поверхностью, конфузорные/диффузорные элементы) на эффект температурной транспирации.
-
Основные результаты:
1) Будет определено влияние наклона стенок микроканала на мощность эффекта температурной ранспирации в насосе Кнудсена в широком диапазоне числе Кнудсена. 2) Будет определено, как влияет ребристая поверхность в прямом канале на эффект температурного скольжения в зависимости от параметров неровностей в широком диапазоне степени разреженности газа. 3) Будет определено, как меняется расход в устройстве, имеющем вид конфузорно - диффузорной пары в зависимости от геометрических параметров (длина и наклон стенок), и возможно ли использовать такую структуру для создания газового микронасоса.Будет исследована эффективность такого устройства при различной степени разреженности газа.
- Добавил в систему: Косьянчук Василий Викторович
Источник финансирования НИР
| грант Президента РФ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Изучение новых способов создания перепада давления газа в микронасосах за счет неизотермических или подвижных границ. |
| Результаты этапа: 1. В 2018 году были получены результаты о течении смеси газов в микроканале, стенки которого вынужденно изгибаются по волновому закону и в микроканале с рядом колеблющихся перегородок. Было показано, что в канале по с изгибающимися по волновому закону стенками потоки газа "по" и "против" направления движения волны заметно различаются, что свидетельствует о наличии эффекта прокачки. В задаче о канале с рядом затворов было получено, что движение газа в системе симметрично, а значит движение затворов не создает поток газа само по себе. Следовательно, такое устройство не может быть исползьовано для прокаяки газов. 2. Была решена задачи о медленном течении многокомпонентного газа в переходном и свободномолекулярном режимах в области со сложной границей и передами температуры на стенках. В частности, было исследовано течение в канале с рядом нагретых до разной температуры филаментов. Показано, что сложная геометрия в сочетании с градиентом температуры приводит к эффекту прокачки газа и разделения смеси. | ||
| 2 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Изучение новых способов создания перепада давления газа в микронасосах за счет неизотермических или подвижных границ. |
| Результаты этапа: Исследована плоская задача о течении смеси из 5 инертных газов в разных режимах (континуальный, переходный, свободномолекулярный) в системе, состоящей из нескольких рядов натянутых нитей (филаментов), имеющих различную температуру. Получены распределения температуры, давления, плотности и концентраций компонент в системе. Показано, что разница температур филаментов вызывает поток газа, причем этот эффект не зависит от типа микрогеометрии, и будет справедлив как для микроканалов (с неизотермическими стенками), так и для микроластин или цилиндров. Перепад давлений в таком устройстве вырабатывается именно в пространстве между филаментами, а в макрообласти давление остается постоянным. Таким образом, результаты исследования позволяют предложить альтернативные существующими концепции насоса Кнудсена с меньшими энергопотерями. Исследована задача о течении газа в сужающемся микроканале в свободномолекулярном и переходном режимах под действием градиента температуры на стенках. Показано, как наклон стенок влияет на величину эффекта температурной транспирации. Получено, что без приложения градиента температуры на стенках (равномерно нагретые стенки), только за счет их наклона, поток газа создать не удается. По результатам работы опубликовано три статьи, одна из них в международном журнале из списка Q1 (https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.04.020). Результаты докладывались на нескольких отечественных и международных конференциях. Также в ходе работы была защищена кандидатская диссертация. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".