微喷管流动模拟对比研究：DSMC方法与Navier-Stokes数值模拟

"微喷管流动粒子仿真与Navier-Stokes数值模拟比较研究 (2005年)"，这篇论文探讨了在模拟微型喷管流动现象时，使用DSMC（Direct Simulation Monte-Carlo）方法与Navier-Stokes方程的差异。研究发现，对于大膨胀比且喉部转角为尖角的微喷管，DSMC方法在模拟效果上优于Navier-Stokes方程。 这篇由陈伟芳、王全利和尹乐共同撰写的论文指出，微喷管在微型航天器中的应用越来越广泛，因为它们可以提供精确的控制和小推力。然而，由于微喷管工作在低Re数和高Kn数的条件，即低密度气体流动环境，传统的Navier-Stokes方程可能无法准确捕捉到这些复杂流动特性。DSMC方法则从分子运动论的角度出发，更适用于模拟这类流动现象。 在论文中，研究者通过DSMC方法模拟了大膨胀比微喷管的流动，并分析了来流总压对喷管性能的影响。同时，他们将DSMC的模拟结果与Navier-Stokes方程的计算结果和实验数据进行了对比。结果显示，在模拟微喷管流动时，DSMC方法提供了更为精确的结果，尤其是在处理低密度流动问题时。 论文还提到了微喷管在微型航天器推进系统中的重要性，强调了微推力系统对推力和比冲的精确控制需求。由于微型航天器的特殊应用，如全球定位系统和低轨道通讯系统，微喷管需要在低压强下工作，这使得DSMC方法成为理解和优化微喷管性能的关键工具。 此外，论文中提到，当雷诺数Re低于1500时，微喷管的性能会显著下降，因此需要通过深入研究来改善其性能。DSMC方法在处理此类问题上的优势，为微喷管的设计和优化提供了新的思路和技术支持。 这篇2005年的研究展示了DSMC方法在模拟微喷管流动问题上的优越性，这对于微推进系统的设计和微型航天器的发展具有重要意义。通过比较不同的模拟方法，科学家们能够更好地理解微尺度流动现象，并开发出更高效的微推力系统。