气体在热流逸效应作用下的压力与流量特性 Pressure and Mass Flow Characteristics of Gases under Thermal Transpiration Effects

为深刻认识热流逸现象，引入几何系数和净质量流量减少率，研究了13种气体在热流逸效应下压差和净质量流量与微通道结构尺寸特征、气体特性、流动领域及温差等因素的关系。结果表明，净质量流量随努森数与几何系数的增大迅速衰减，当努森数达2.4左右或几何系数达1000左右时均减少99%；在过渡流领域大部分非极性分子气体的净质量流量高于极性分子气体，且黏性指数较小的气体其净质量流量较大；在自由分子流领域，分子质量较大或黏性较大的气体其净质量流量较大。压差在过渡流领域随努森数增大而增大，当流态进入自由分子流领域后达到最大值并恒定，且较过渡流领域的峰值高约17.8%。温差每升高10 K，净质量流量与压差分别平均增大约18%和15%，且在过渡流领域，气体的黏性指数越大其净质量流量受温差的影响就越大。因微通道尺寸与气体流态相互耦合，故应视压差或流量的具体需求来确定适宜的流态与微通道结构。指出了热流逸效应若干应用需侧重考虑的要点。