Исследование встречных газодинамических потоков гелия в наноканалах и влияния учета столкновений атомов

В представленной работе проведены исследования газодинамических потоков гелия в наноканалах цилиндрической формы. Актуальность данной работы обусловлена бурным развитием энергетической сферы, а именно в области термоядерного синтеза, где сырьем выступает газ гелий. В связи с этим встает вопрос исследования новых способов добычи и сепарации гелия с помощью применения нанотехнологий. Рассмотрен случай истечения газа из двух резервуаров навстречу друг другу. Температура газа во всех расчетах предполагалась равной 300 К. Взаимодействие атомов гелия между собой описывалось потенциалом Леннарда-Джонса, а для описания взаимодействия атомов со стенками канала использовалась модель зеркального отражения. Исследования проводились в интервалах параметров: давление – от 0,1 до 5 атмосфер, длина каналов – от 100 Å до 10 µ. Особое внимание уделено каналам с радиусом 110 Å, так как это размеры каналов в мембранах, выпускаемых промышленностью в настоящее время. Результаты позволяют увидеть зависимости потоков газа в различных условиях от времени, а также частично понять процессы, протекающие внутри каналов в широком диапазоне параметров. Также результаты предоставляют возможность судить о расходе газа через круглые сечения, что, в свою очередь, можно использовать для сравнения с потоком Пуазейля при определенных условиях. Для подтверждения достоверности результатов было проведено сравнение с молекулярно-кинетической теорией, в результате которой выявлено влияние учета столкновений атомов на численное значение потоков в наноканалах.

• ФОМИН В.М.
• Головнев И.Ф.
• Ожгибесов Д.С.

• Прикладные науки. Медицина. Технология

• Технические науки. Промышленность
• Физико-математические науки
• Естественные науки