Изменение структуры файла исходных данных

Моделирование влета (вылета) молекул в датчик

Программа для моделирования распределения концентрации аэродинамического потока молекул в датчике MODMD05 была модифицирована таким образом, чтобы можно было произвольно изменять размеры отверстий в переднем и заднем торцах. Изменение размеров отверстий регулируется заданием значения центрального угла ugol (см. рис.1.8) в соответствующем файле исходных данных inp24.txt. В связи с изменением размеров входных отверстий в программе MODMD24 изменены формула для расчета площадей отверстий в торцах и механизм задания координат точек влета молекул в исследуемый объем.

Так как отверстия в переднем и заднем торцах одинаковы по форме и площади, интегральный коэффициент прозрачности торцевых стенок определяется выражением:

(53)

где r01, r02 - радиусы, определяющие размеры отверстий в переднем и заднем торцах МИП;

ugol [град.] - угол, определяющий размеры отверстий МИП (см.рис.1);

kpr - коэффициент прозрачности отверстий МИП.

Рис.1.8 Модель датчика с учетом параметра ugol

Выбор точек влета-вылета молекул в исследуемый объем определяется геометрическим положением открытой области. Розыгрыш точек влета происходит в несколько этапов:

а) В зависимости от знака компоненты скорости vx, определяется торец, через который молекула влетает в исследуемый объем, а, следовательно, координата x₂.

б) При помощи генератора случайных чисел выбирается случайное

число xkpr в диапазоне (0,1), которое характеризует вероятность того, что молекула, оказавшись в области отверстия, проникнет сквозь него в исследуемый объем.

в) При помощи генератора случайных чисел выбираются значения координат y₂ и z₂ точки влета в диапазоне (-1,1) до тех пор, пока выбранная точка не окажется в области одного из отверстий. Для этого необходимо, чтобы совместно выполнялись условия:

y₂² + z₂² < r₀₂², (54)

y₂² + z₂² > r₀₁², (55)

(при sk = -1) (56)

или

(при sk = 1)

(57)

xkpr < kpr

где sk - параметр, принимающий значение "-1" при розыгрыше влета в передний торец, и значение "1" при розыгрыше влета в задний торец.

Первое слагаемое в выражениях (56) задает косинус половины угла, определяющего размер входного отверстия (в радианах), второе -косинус угла, под которым предполагаемая точка влета молекулы расположена по отношению к координатной оси Y.

При одновременном соблюдении условий (54),(55),(56),(57) молекула считается влетевшей в исследуемый объем.

Условия (54),(55),(56),(57) должны выполняться и при розыгрыше вылета молекулы из объема.

В связи с описанными дополнениями изменяется структура соответствующего файла исходных данных. Исходные данные для программы MODMD24 содержатся в файле inp24.txt и включают три дополнительных параметра - Tm, Tmm и ugol.

Исходные данные записываются в файле inp24.txt в следующем порядке:

n - количество испытаний;

r₁ - внутренний радиус расчетного объема, отнесенный к радиусу исследуемого объема;

r2 - внешний радиус расчетного объема, отнесенный к радиусу исследуемого объема;

ugol [град.] - угол, определяющий размер отверстия в переднем (заднем) торце;

ас - коэффициент аккомодации энергии молекул;

V₀ - направленная скорость молекул, влетающих в исследуемый объем;

Tm- абсолютная температура разреженного газа;

Tmm - температура направленного потока молекул, скорости которых распределены по закону Максвелла;

ugol_x (j_v) - угол между направлением вектора направленной скорости влетающих молекул и продольной осью МИП (Х);

ugol_у (Yv) - угол между проекцией вектора направленной скорости влетающих молекул на плоскость YZ, перпендикулярную продольной оси X, и осью Y [1];

m1 - метка, завершающая строку исходных данных.

Таким образом, строка исходных данных имеет следующий примерный вид:

10000 0.3 1.0 180 0.95 8000 300 0 0 90 1