基于直接仿真蒙特卡洛方法的微管道出口亚音速流场的研究

发布时间：2021-08-11 15:55

　　原子束源出口的流场决定了原子束源的工作效率,微管道内部流场影响着MEMS元器件的性能,动态气体锁内部的流场直接影响了其在真空腔室内对污染气体的抑制效果,所以对微结构内的流场和真空环境下流场的研究变得越来越重要。由于稀薄气体效应,传统流体仿真软件已经无法求解该类问题,并且直接求解流场的Boltzmann方程非常困难。本文使用了直接仿真蒙特卡洛方法（DSMC,Direct Simulation Monte Carlo method）求解微管道在稀薄气体环境下的流场问题,并提出了DSMC亚音速边界条件新的处理方法。然后使用DSMC方法及其亚音速边界条件研究了圆柱形毛细管出口流场的角度分布,并提出了在圆柱形毛细管出口增加圆锥形末端以减小管道出口分子束发散的方法。为了使用DSMC方法求解微管道内的亚音速流动问题,首先研究了亚音速边界条件,其中提出了恒流量入口和泵出口边界这两种亚音速边界新的处理方法。恒流量入口边界中提出了插入分子总数和分子在入口平面上分布的新处理方法。泵出口边界则由多孔出口边界实现,并提出了边界上分子移除概率新的计算方法。最后改进的恒流量入口、泵出口、常用的压力入口/出口和放气壁... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：119 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

MBE公司生产的氢原子束源当氢原子束源用于清洁光学元件表面的碳沉积和表面的氧化时，其清洁速率与氢

科 技 大 学 博 士 学 位部流场的计算EMS，Microelectromechanical Systems）是将工业技术，该技术主要涉及微米尺度的元器部件组成，元器件的大小在 0.02 至 1 毫米了微纳系统的巨大潜力[10]，随着加工和检测了迅速的发展，其在航空航天、生物技术、其市场未来几年内仍将保持高速的增长[11]。

图 1-4 ASML 公司 NXE 系列光刻机结构示意图子清洁光学元件污染时光刻机需要停止工作，提高氢原子空系统的负荷和系统的维护时间。清洁时一般利用的是原子，所以提高原子束源中轴线附近处的原子流量或密度具中污染气体的分布和 DGL 对污染气体抑制效果的计算实成的流场分布问题。DGL 结构复杂，其结构参数及入口流，但对抑制率进行理论计算非常困难。由于 DGL 工作在假设不再成立，传统 CFD 软件不能用于其流场的求解，所件“PEGASUS”对其流场进行了分析，该软件采用的是 成的边界条件来模拟泵出口以及恒流量入口等实际边界。涡轮分子泵等真空设备的应用也越来越广泛，其设计中同[33–35]。所以真空流场的求解方法及其边界条件值得进一步体流场

【参考文献】：
期刊论文
[1]尤政院士谈中国制造与传感器/MEMS的发展前景[J]. 迎九.  电子产品世界. 2017(01)
[2]极紫外真空动态气体锁流场分析与研究[J]. 陈进新,王魁波,王宇.  真空科学与技术学报. 2015(08)
[3]光刻机的演变及今后发展趋势[J]. 李艳秋.  微细加工技术. 2003(02)



本文编号：3336450