Гибридный метод расчета струи разреженного газа при истечении через очень длинный канал в вакуум

На основе кинетической модели исследуется стационарное истечение одноатомного газа из резервуара высокого давления (число Кнудсена ${\text{Kn}} \ll 1$) через длинный канал между параллельными пластинами в вакуумную камеру при условии постоянства температуры на ограничивающих поверхностях. На основании асимптотических оценок при больших относительных длинах каналов область течения разбивается на три подобласти: 1) окрестность входа в канал; 2) основной участок течения в канале, занимающий почти всю длину канала; 3) окрестность выхода из канала. В подобласти (1) течение не рассматривается в силу малой скорости потока. На основном участке (2) течение медленное и происходит под действием малого градиента давления (область диффузии). В подобласти (3) поток ускоряется, газ расширяется в канале и вакуумной камере. На участке диффузии течение является сплошносредным, поэтому используются известные результаты линейной одномерной теории течений вязкого газа в длинных каналах (течение Пуайзеля). В подобласти ускоренного течения решается полное нелинейное кинетическое уравнение (S-модель). Условие асимптотического сращивания решений в двух подобластях заменяется граничным условием сопряжения решений в некотором сечении, положение которого выбирается из условия гладкости полного решения задачи. Кинетическое уравнение решается методом установления по времени c помощью консервативной схемы со вторым порядком аппроксимации по всем переменным, реализованной в расчетной программе “Несветай”. Предлагаемый метод решения можно считать гибридным ввиду одновременного решения уравнений Навье–Стокса и кинетического уравнения. Библ. 28. Фиг. 8. Табл. 2.