ИСТИНА

В работе изучалась задача об истечении смеси газов в вакуум, которое периодически прерывается движущимися навстречу струе телами. Данная постановка задачи рассматривалась как развитие проведенных авторами исследований в области газоразделения. Ранее было установлено, что за счет прерывания истечения можно существенно повысить коэффициент разделения смеси. В настоящей работе рассмотрена более реалистичная постановка задачи, в которой учитываются конечные зазоры между статором (щель) и движущимися навстречу струе телами. Описанная задача решалась с помощью метода событийного молекулярно-динамического моделирования (EDMD). Расчеты проводились для смеси азота и кислорода, с использованием модели столкновения, которая учитывает возбуждение и релаксацию вращательных степеней свободы, предложенную авторами в предыдущих работах. Расчеты проводились до момента, когда течение приходило в «стационарный» периодический режим. Получены потоки каждой из компонент смеси в зависимости от времени и параметров задачи. Данные зависимости осреднялись по времени с целью получить эффективные потоки компонент через рассматриваемую разделительную установку. По рассчитанным потокам рассчитан состав получаемой смеси (продукта). Установлено, что наличие конечных зазоров между движущимися навстречу струе телами и статором заметно ухудшает эффективность разделения по сравнению с идеализированным случаем, когда зазоры отсутствуют. Показано, что при движении тела через щель статора за счет свободномолекулярного истечения смеси через зазоры происходит снижение коэффициента разделения (приближает его к значению, получаемому при диффузионном методе разделения). Поэтому дальнейшее увеличение длины щели приводит к снижению коэффициента разделения, в отличии от результатов, полученных для идеализированной системы. Работа выполнена с использованием оборудования Центра коллективного пользования сверхвысокопроизводительными вычислительными ресурсами МГУ имени М.В. Ломоносова и вычислительных ресурсов МСЦ РАН. Исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ в рамках научного проекта № 20-71-10049.