分子流模块 分子流模块专门用来处理一类低压气体系统的设计和仿真分析工作。在这些系统中,流体不再满足连续介质力学假设,因此不能用常规的CFD方法来分析。随着气体分子的自由程接近甚至超过流体的特征尺寸,分子动力学特性变得非常重要。我们一般使用Kn数(Knudsen number)来描述气体分子自由程和流体特征尺寸的关系,也表征了气体偏离连续介质力学假设的程度。
——连续流动(Kn< 0.01)
——滑移流动(0.01 <Kn< 0.1)
—— 过渡流(0.1 <Kn< 10)
——自由分子流(Kn>10)
分子流模块主要用于处理过渡流动和自由分子流动的情形,而连续流动和滑移流动分析的功能,由微流体模块提供。更一般的连续流动,包括各种湍流和多相流分析的功能由CFD模块提供。
分子流模块中提供了一种求解相当快速而准确的角系数方法来处理自由分子流动。由于Kn数相当大,因此不需要考虑分子间的碰撞,只考虑分子和流体壁的碰撞,这就类似于边界元方法,只有几何的表面需要被离散化。可以预见这样的求解将是非常高效的。对于求解过渡流动,该模块使用的是离散速度法。分子流模块还提供了非等温分子流动以及等温分子流动分析功能,可以支持气体分子影响下的热流通量计算。
分子流模块中的吸附、解吸附以及沉积的功能,可用于描述真空腔的降压过程,或者薄膜生长的过程。后处理可以进行计数密度统计,比如可以沿着一束离子束的轨迹上统计出计数密度。因此分子流模块很适合于诸如质谱仪、半导体处理、卫星技术、粒子加速器等真空或近真空系统的设计和仿真,也适用于如页岩气开采等微纳米尺度流动过程的分析。