Диссертация

Настоящая работа посвящена теоретическому исследованию эффекта разделения газовых смесей при течениях в микроструктурах с подвижными, изменяющими форму или неизотермическими границами. В работе численно исследованы нетипичные течения разреженного газа на микромасштабе под влиянием различных внешних воздействий: перепады давления и температуры, механические колебания, изменение формы границы. Для численных расчётов использованы известные, хорошо апробированные методы решения уравнений Навье-Стокса, а также методы решения уравнения Больцмана в свободномолекулярном режиме. Впервые изучены задачи о свободномолекулярном течении газа в микроканалах под действием различных колебательных воздействий. Показана возможность разделения газов с разной молекулярной массой за счет таких колебаний. Разработан многомасштабный численный метод, совмещающий решения уравнений Навье-Стокса и решение модельного уравнения Больцмана, и эффективно моделирующий течения при низких числах Маха. Данный метод применен для моделирования и оценки работы прототипа газоразделительного устройства, использующего в качестве основного элемента мембрану с приложенным к её торцам перепадом температур.