Modelo de Cercignani-Lampis para a interação gás-superfície aplicado ao cálculo da força radiométrica em uma esfera imersa em um gás rarefeito.

Autores

  • Denize Kalempa
  • Felix Sharipov

DOI:

https://doi.org/10.5540/03.2021.008.01.0442

Palavras-chave:

Força radiométrica, equação de Boltzmann, aerossóis, gás rarefeito, interação gás-superfície.

Resumo

No presente trabalho, a força radiométrica que atua em uma esfera com temperatura  não-uniforme é calculada com base na solução numérica de um modelo cinético para a equação de  Boltzmann linearizada e no modelo de Cercignani-Lampis para a interação gás-superfície. A força  que atua na esfera, assim como os campos de escoamento induzidos pela distribuição de temperatura na superfície esférica, são obtidos em um amplo intervalo de número de Knudsen, definido como  a razão entre o livre caminho médio molecular e o raio da esfera, tal que os regimes de moléculas  livres, transição e contínuo são considerados. Além disso, visando analisar a influência da lei de  interação gás-superfície na solução do problema, vários valores de coeficientes de acomodação são  considerados.

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Biografia do Autor

Denize Kalempa

Departamento de Ciências Básicas e Ambientais, Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena, SP.

Felix Sharipov

Departamento de Física,Universidade Federal do Paraná, Curitiba, PR.

Referências

Bakanov S. P. and Vysotskij V. Thermal polarization of bodies in the rarefied gas flow and thermophoresis of aerosols. J. Aerosol Sei., 25 SL407-408, 1994.

Cercignani C. The Boltzmann Equation and its Application. Springer-Verlag, New York, 1988.

Cercignani C. and Lampis M. Kinetic model for gas-surface interaction. Transp. Theory and Stat. Phys., 1:101-114, 1971.

Crookes W. On attraction and repulsion resulting from radiation. Phil. Trans. R. Soe., 164:501-527, 1874.

Hassanvand A., Gerdroodbary M. B., Moradi R. and Amini Y. Application of knudsen thermal force for detection of inert gases. Results in Physics, 9:351-358, 2018.

Kalempa D. and Sharipov F. Drag and thermophoresis on a sphere in a rarefied gas based on the cercignani-lampis scattering model of gas-surface interaction. J. Fluid Mech., 900:A37, 2020.

Kennard E. H. Kinetic Theory of Gases. McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, 1938.

Mahyari A., Gerdroodbary M. B., Mosavat M. and Ganji D. D. Detection of ammonia gas by knudsen thermal force in micro gas actuator. Case Studies in Thermal Engineering, 12:276-284, 2018.

Maxwell J. C. On stress in rarefied gases arising from inequalities of temperature. Phil Trans. R. Soe. Lond., 170:231-256, 1879.

Sazhin O. V., Borisov S. F. and Sharipov F. Accommodation coefficient of tangential momen- tum on atomically clean and contaminated surfaces. J. Vac. Sei. Technol. A, 19(5):2499-2503, 2001. Erratum: 20 (3), 957 (2002).

Semyonov Y. G., Borisov S. F. and Suetin P. E. Investigation of heat transfer in rarefied gases over a wide range of Knudsen numbers. Int. J. Heat Mass Transfer, 27(10): 1789-1799, 1984.

Shakhov E. M. Generalization of the Krook kinetic relaxation equation. Fluid Dynamics, 3(5):95-96, 1968.

Sharipov F. Rarefied Gas Dynamics. Fundamentais for Research and Practice. Wiley-VCH, Berlin, 2016.

Sharipov F. and Moldover M. Energy accommodation coefficient extracted from acoustic resonator experiments. J. Vac. Sei. Technol. A, 34(6):061604, 2016.

Sone Y. Thermal creep in rarefied gas. J. Phys. Soe. Jpn, 21:1836-1837, 1966.

Sone Y. Highly rarefied gas around a group of bodies with various temperature distributions. I - Small temperature variation. Journal de Mecanique Theorique et Appliquee, 3(2):315-328, January 1984.

Sone Y. and Aoki K. A similarity solution of the linearized Boltzmann equation with applica­ tion to thermophoresis of a spherical particle. Journal de Mecanique Theorique et Appliquee, 2(1):3-12, 1983.

Takata S. and Sone Y. Flow induced around a sphere with a non-uniform surface temperature in a rarefied gas, with application to the drag and thermal force problem of a spherical particle with an arbitrary thermal conductivity. Eur. J. Mech. B/Fluids, 14(4):487-518, 1995.

Trott W. M., Castaneda J. N., Torczynski J. R., Gallis M. A. and Rader D. J. An experimental assembly for precise measurement of thermal accommodation coefficients. Rev. Sei. Instrum., 82(3):035120, 2011.

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Publicado

2021-12-20

Edição

Seção

Trabalhos Completos