Динамика наноразмерных частиц в газе

• Автор: Бубенчиков, Михаил Алексеевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 101 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Список обозначений
Введение
1. Сопротивление наноразмерных частиц в газообразной среде
1.1. Метод встречных молекулярных пучков для расчета механического сопротивления наночастицы в газообразной среде
1.1.1. Общие принципы и допущения метода встречных пучков
1.1.2. Модельная ситуация
1.1.3. Расчет силы сопротивления ультрадисперсной частицы исхода из модели сплошной среды
1.2. Седиментация наночастиц в поле центробежных сил
1.2.2. Удар контрпары
1.2.3. Фуллерены
1.2.4. Пластинка графена
1.2.5. Нанотрубка
1.2.6. Результаты расчета седиментации частиц
Выводы
2. Вращение магнитовосприимчивых нанотрубок во внешних магнитных полях
2.1. Об идеальных колебаниях нанотрубок в естественном магнитном поле
2.1.1. Эйлерово описание движения
2.1.2. Численное решение задачи
2.1.3. Точное аналитическое решение
2.1.4. Оценка значений исходных параметров
2.1.5. Результаты расчетов
2.2. движение нанотрубок в воздушной среде под воздействием электромагнитного поля
2.2.1. Описание движения трубки
2.2.2. Расчет силы и коэффициента сопротивления
2.2.3. Определение момента сопротивления трубки

2.2.4. Асимптотически точное аналитическое решение
2.2.5. Оценка значений исходных параметров
2.2.6. Результаты расчетов
Выводы
3. Движение наночастиц в циклонной камере
3.1. Простейший расчет аэродинамики циклонной камеры
3.1.1. Система определяющих уравнений
3.1.2. Физическая область течения
3.1.4. Метод решения
3.1.5. Результаты расчетов
3.2. Способ минимизации схемной диффузии в численной модели аэродинамики
3.2.1. Технология минимизации
3.2.2. Тестовый пример
3.3. Движение частиц ксенона в циклонной камере
3.3.1. Физическая область течения
3.3.2. Численное решение задачи динамики частиц
3.3.3. Начальные условия
3.3.4. Схема вычислений
3.3.5. Интерполяция
3.3.6. Результаты расчетов
3.4. Уравнение Пуассона для давления
3.5. Термофорез компактных наноразмерных частиц
3.5.1. Модельная ситуация
3.5.2. Расчет силы термофоретического давления на частицу
3.5.3. Движение ксенона с неизотермической циклонной камере
3.5.4. Технология получения ксенона
Выводы
Заключение
Литература

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
ут - скорость теплового движения молекул;
И — путь, пройденный молекулой за выбранный промежуток времени А?; с/,, - линейный размер наночастицы; ир - средняя скорость частицы;
А - число молекул в сфере влияния;
А,- - количество молекул в г-том пучке; к - общее число молекулярных пучков;
Л0 — изменение количества движения;
^сопр _ сила сопротивления;
т - средняя масса молекулы окружающего частицу газа;
у+, V“ - относительная скорость фронтальных и тыльных молекул;
у, - угол наклона пучка (или угол контрпары);
5 — доля столкнувшихся с частицей молекул;
А^норм) - число Лошмидта, определяющее число частиц в единице объема газа, находящегося при нормальных условиях;
- сечение столкновений; ку— коэффициент сопротивления в линейном законе сопротивления: Аонр к] • ир,
Т - температура;
к — универсальная газовая постоянная; р - давление;
N4 - число Авогадро;
X - длина свободного пробега молекулы;
С0 - коэффициент сопротивления в законе Стокса;
Ле — число Рейнольдса; р - плотность газа;
т] - коэффициент динамической вязкости;

Так как однослойная трубка является поверхностным кристаллом, то момент инерции относительно собственной оси трубки можно принять равным моменту инерции полого кругового цилиндра относительно его геометрической оси, то есть положить
Однако, как будет видно из дальнейшего, эта величина практически не будет оказывать влияния на вращение нанотрубки около ее центра масс.
Самый общий вид кинематическгсс уравнений Эйлера следующий
Здесь р, <7, г — проекции векора угловой скорости тела на оси подвижной системы координат 0хуг; ф - угол собственного вращения; ф - угол прецессии; 0 - угол нутации (см. рис. 2.1).
Рис. 2.1. Взаимное расположение подвижной и неподвижной систем отсчета,
определяемое углами Эйлера
[12, 40]:
р = ф БІП 0 БІП ф + 0 СОЭ ф, ^ = ф5ІП0СО5ф-08ІПф, г = ф сое 0 + ф.
(2.3)