Формирование исходных данных.

Описание алгоритма моделирования.

Алгоритм, представленный на рисунке 1.6, программно реализуется при помощи трех файлов: рабочего файла, содержащего написанную на языке Pasccal программу моделирования, файла исходных данных и файла результатов. Моделируется аэродинамическое взаимодействие со свободномолекулярным потоком разреженного газа МИП, конструкция которого, близка к описанной в пукте 1.1.2. Эскиз МИП (дифференциальный МИП) представлен на рисунке 1.4.

Дифференциальный МИП имеет следующие размеры (в скобках приведены соответствующие относительные величины, отнесенные к R₀):

- радиус цилиндра: R₀=14.5 мм;

- радиус анода: R_A=4 мм (r_a=0,276);

- длина цилиндра: L=32.6 мм (l=2,25);

- радиус внутренней кромки отверстия: R₀₁=4.5 мм (r₀₁=0,31);

- радиус внешней кромки отверстия: R₀₂=14 мм (r₀₂=0,965).

Исходные данные для моделирования формируются из данных, содержащихся в рабочем файле, и данных, которые считываются рабочей программой из файла исходных данных.

Величины R, T, T_m, l, r_A, ps, ks, а также r₀₁, r₀₂, необходимые для расчета as₁, as₂, вводятся как константы рабочей программы, остальные - через файл исходных данных. Информация в файле исходных данных записываются в одну или несколько строк, а в каждой строке 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;

V₀ - направленная скорость молекул, влетающих в исследуемый объем;

ас - коэффициент аккомодации энергии молекул;

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

ugol_у (Y_v) - угол между проекцией вектора направленной скорости влетающих молекул на плоскость YZ и осью Y;

m1 - метка, завершающая строку исходных данных.

Запись в файле исходных данных имеет следующий вид:

10000 0.3 1.0 8000 0.95 0 90 0

......

......

10000 0.3 1.0 8000 0.8 0 90 1

В случае m1=0 после цикла расчета с исходными данными, записанными в рассматриваемой строке, программа снова обращается к файлу исходных данных и считывает следующую строку исходных данных.

Расчет производится снова, но уже с другими исходными данными. Обновление исходных данных для моделирования проводится до ввода строки, в которой m1=1. Подобная запись исходных данных позволяет проводить целую серию расчетных экспериментов с различными исходными данными, не запуская каждый раз программу заново.

Из величин, входящих в выражение (18) для расчета распределения относительной концентрации молекул (N_pk0) внутри исследуемого объема, значения n, r₁, r₂, l, ps, ks являются исходными данными для моделирования, as рассчитывается до начала цикла испытаний на основании исходных данных о размерах и коэффициентах прозрачности торцевых стенок исследуемого объема, а величины V_xср0, t_pk определяются в процессе моделирования.

Так как входные отверстия в переднем и заднем торцах одинаковы, то их коэффициенты прозрачности определяются следующим выражением:

.

Для упрощения вычислений в программе вводится коэффициент g:

Таким образом, выражение (18) может быть представлено в виде:

. (19)

Кроме as ещё ряд величин рассчитывается до начала испытаний.

Направленная и тепловая скорости молекул нормируются на скорость, соответствующую температуре стенок исследуемого объема:

(20)

Проекции вектора направленной нормированной скорости W0 на координатные оси X,Y,Z с учетом углов влета, в соответствии с (9) определяются следующим образом:

,

, (21)

.