Loading...

Simulation of Mixing Rarefied Gas in Micro/Nano Thrusters Using DSMC Method

Lakzian, Elyas | 2012

1535 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 43902 (45)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Aerospace Engineering
  6. Advisor(s): Darbandi, Masoud
  7. Abstract:
  8. Progress of technology and the ability of construction of devices in micro and nano scales, have developed a new field of science that the classical laws of fluid dynamics can not be analyzed in by the well known Navier-Stokes Model. So, research fields in micro and nano scales have been paid attention more. In micro and nano scales, due to small size of characteristic length, the fluid is rarefied and the behavior of the fluid and its interaction with surfaces and walls in such scales is very different from those in large-scale systems. So, the particle-based-methods like Direct Simulation Monte-Carlo (DSMC) method have been considered one of the most interesting fields of researches for the scientists. Micro/Nano-electro-mechanical systems (MEMS/NEMS) have received great attention in the recent years. It is mainly due to their higher performance compared to their macro counterparts in many applications. They have small sizes and consume and dissipate little energy while offering high sensitivity and great accuracy. Micromixers can be part of such micron-sized systems. Obviously, increasing the mixing performance of micromixers through decreasing the mixing time or distance can improve the overall performance of the system. So, it is necessary to perform studies to get a better understanding of the mixing in microgeometries. One of the application of micro and nano systems is micor and nano thrusters. Due to high sensitivity of theses devices, one of the most important issues is the optimization of the thrust performance . So, it is necessary to study the parameters affecting thrust
  9. Keywords:
  10. Mixer ; Direct Simulation Monte Carlo (DSMC)Method ; Micro/Nano Propulsion System ; Hot Thruster ; Gas Mixing

 Digital Object List

 Bookmark

  • فصل 1 مقدمه
  • 1-1- پیش‌زمینه و کلیات
  • 1-2- اهداف
  • 1-3- انگیزه
  • 1-4- پیشینه
  • 1-5- تعریف مسأله
  • 1-6- نوآوری
  • 1-7- مروری بر فصول بعد
  • فصل 2 معرفی روش شبیه‌سازی مونت کارلو
    • 2-1- مقدمه
    • 2-2- نیازمندی‌های توصیف مولکولی
    • 2-3- گاز ساده
    • 2-4- رابطه بین خواص ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک
    • 2-5- برخورد الاستیک دوتایی
      • 2-5-1- ملاحظات مومنتوم و انرژی
      • 2-5-2- مدل inverse power law
      • 2-5-3- مدل کره سخت
      • 2-5-4- مدل کره سخت متغیر
      • 2-5-5- مدل کره نرم
      • 2-5-6- مدل ماکسول
      • 2-5-7- مدل‌هایی بر اساس پتانسیل جاذب
      • 2-5-8- مدل کره سخت تعمیم‌یافته
      • 2-5-9- تابع توزیع سرعت
    • 2-6- معادلات بولتزمن
    • 2-7- معادلات مومنت و معادلات بقا
    • 2-8- الگوریتم روش مونت کارلو
    • 2-9- شرایط مرزی
      • 2-9-1- شرط مرزی فشار بالادست
      • 2-9-2- شرط مرزی فشار پایین‌دست
  • فصل 3 کاربردهای روش شبیه‌سازی مونت کارلو
    • 3-1- مقدمه
    • 3-2- کاربردهای روش شبیه‌سازی مستقیم مونت کارلو
    • 3-3- چند نمونه ساخته شده با کاربرد در مخلوط‌های گازی
    • 3-4- مطالعات تحقیقاتی انجام گرفته روی مخلوط‌های گازی
  • فصل 4 شبیه‌سازی مخلوط گازی سرد
    • 4-1- شبیه‌سازی و صحت‌سنجی جریان تک گاز زیرصوت در کانال مکعب مستطیل شکل
    • 4-2- شبیه‌سازی جریان دو گازی در داخل کانال مکعب مستطیل شکل
      • 4-2-1- تعریف طول اختلاط و بررسی اثر تغییرات نسبت فشار ورودی گونه‌‌ها بر طول اختلاط
      • 4-2-2- اثر نسبت دمای ورودی گونه‌‌ها بر مخلوط نهایی گونه‌‌ها
    • 4-3- شبیه‌سازی و صحت‌سنجی جریان دو گازی در کانال T شکل
      • 4-3-1- بررسی اثر اختلاف فشار ورودی بر طول اختلاط
      • 4-3-2- بررسی اثر تغییر دمای ورودی کانال بر طول اختلاط
      • 4-3-3- بررسی اثر تغییر دمای دیواره کانال بر طول اختلاط
      • 4-3-4- دیواره کانال با تغییر دمای خطی و تاثیرآن بر طول اختلاط
  • فصل 5 شبیه‌سازی مخلوط گازی گرم با کاربری در میکروپیشران
    • 5-1- مقدمه
    • 5-2- بخش اول: جریان در کانال
    • 5-3- بخش دوم: جریان در میکرونانو پیشران زیرصوت
  • فصل 6 شبیه‌سازی اختلاط گازی در ابعاد نانو با کاربری در نانوپیشران
    • 6-1- مقدمه
    • 6-2- تغییر فشار ورودی
      • 6-2-1- نمونه اول: فشار ورودی 80 کیلوپاسکال
      • 6-2-2- نمونه دوم: فشار ورودی 100 کیلوپاسکال
      • 6-2-3- نمونه سوم: فشار ورودی 120 کیلوپاسکال
      • 6-2-4- اثر تغییرات اختلاف فشار ورودی بر ویژگی‌های جریان
    • 6-3- تغییر دمای ورودی
      • 6-3-1- نمونه اول: دمای ورودی 300 کلوین
      • 6-3-2- نمونه دوم: دمای ورودی 350 کلوین
      • 6-3-3- نمونه سوم: دمای ورودی 400 کلوین
      • 6-3-4- نمونه چهارم: دمای ورودی 450 کلوین
      • 6-3-5- اثر تغییرات دمای ورودی بر ویژگی‌های جریان
    • 6-4- تغییر دمای دیواره کانال
      • 6-4-1- نمونه اول: دمای دیواره 300 کلوین
      • 6-4-2- نمونه دوم: دمای دیواره 350 کلوین
      • 6-4-3- نمونه سوم: دمای دیواره 400 کلوین
      • 6-4-4- اثر تغییر دمای دیواره بر ویژگی‌های جریان
    • 6-5- توسعه به نانوپیشران زیرصوت
      • 6-5-1- نمونه اول: نانوپیشران سرد
      • 6-5-2- نمونه دوم: نانوپیشران گرم با اسپلیترهای افزایش دهنده دمای جریان مخلوط گازی
      • 6-5-3- نمونه سوم: نانوپیشران گرم با افزایش دمای دیواره نازل
      • 6-5-4- مقایسه سرعت خروجی سه نمونه پیشران
  • فصل 7 مراجع
...see more