TY - JOUR

T1 - Об анизотропии процессов переноса газа в нано- и микроканалах

AU - Рудяк, Валерий Яковлевич

AU - Lezhnev, Evgeniy Vasil'evich

AU - Lubimov, D. N.

N1 - Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты № 19-01-00399 и № 20-01-00041) и мегагранта Министерства науки и высшего образования РФ (соглашение № 075-15-2021-575). Рудяк, В. Я. Об анизотропии процессов переноса газа в нано- и микроканалах / В. Я. Рудяк, Е. В. Лежнев, Д. Н. Любимов // Вестник Санкт-Петербургского университета. Математика. Механика. Астрономия. – 2022. – Т. 9, № 1. – С. 152-163. – DOI 10.21638/spbu01.2022.115.

PY - 2022

Y1 - 2022

N2 - Метод стохастического молекулярного моделирования, развитый авторами для расчета коэффициентов переноса разреженного газа в объеме, обобщается для описания процессов переноса в стесненных условиях. Фазовые траектории исследуемой молекулярной системы моделируются стохастически, причем имитация динамики молекулы расщепляется по процессам. Сначала реализуется ее сдвиг в конфигурационном пространстве, а затем разыгрывается возможное соударение с другими молекулами. Вычисление всех наблюдаемых, в частности коэффициентов переноса, проводится усреднением по ансамблю независимых фазовых траекторий. Взаимодействие молекул газа с границей описывается зеркальным или зеркально-диффузным законами. Работоспособность алгоритма демонстрируется на вычислении коэффициента самодиффузии аргона в наноканале. Исследована точность моделирования, ее зависимость от числа частиц и фазовых траекторий, используемых для усреднения. Систематически изучена вязкость разреженных газов в наноканале. Показано, что она неизотропна и ее различие вдоль и поперек канала определяется взаимодействием молекул газа со стенками канала. Меняя материал стенок, можно существенно изменять вязкость газа, причем она может быть как в разы больше, чем в объеме, так и меньше. Указанная неизотропия вязкости фиксируется не только в нано-, но также и в микроканалах.

AB - Метод стохастического молекулярного моделирования, развитый авторами для расчета коэффициентов переноса разреженного газа в объеме, обобщается для описания процессов переноса в стесненных условиях. Фазовые траектории исследуемой молекулярной системы моделируются стохастически, причем имитация динамики молекулы расщепляется по процессам. Сначала реализуется ее сдвиг в конфигурационном пространстве, а затем разыгрывается возможное соударение с другими молекулами. Вычисление всех наблюдаемых, в частности коэффициентов переноса, проводится усреднением по ансамблю независимых фазовых траекторий. Взаимодействие молекул газа с границей описывается зеркальным или зеркально-диффузным законами. Работоспособность алгоритма демонстрируется на вычислении коэффициента самодиффузии аргона в наноканале. Исследована точность моделирования, ее зависимость от числа частиц и фазовых траекторий, используемых для усреднения. Систематически изучена вязкость разреженных газов в наноканале. Показано, что она неизотропна и ее различие вдоль и поперек канала определяется взаимодействием молекул газа со стенками канала. Меняя материал стенок, можно существенно изменять вязкость газа, причем она может быть как в разы больше, чем в объеме, так и меньше. Указанная неизотропия вязкости фиксируется не только в нано-, но также и в микроканалах.

KW - Вязкость

KW - Диффузия

KW - Молекулярное моделирование

KW - Наноканал

KW - Разреженный газ

KW - Процессы переноса

UR - https://www.mendeley.com/catalogue/ed1b9ef7-f161-3207-bc4f-f4976e9f255f/

UR - https://www.elibrary.ru/item.asp?id=48242956

U2 - 10.21638/spbu01.2022.115

DO - 10.21638/spbu01.2022.115

M3 - статья

VL - 9

SP - 152

EP - 163

JO - Vestnik of Saint Petersburg University. Mathematics. Mechanics. Astronomy

JF - Vestnik of Saint Petersburg University. Mathematics. Mechanics. Astronomy

SN - 1025-3106

IS - 1

ER -