Thermoacoustic waves in pulsed Pirani sensor MEMS. Numerical Investigation

The transient heat transfer process is studied in rarefied gas confined between two stationary concentric cylinders. The inner cylinder (filament) is subjected to a periodically heating-cooling cycle. The energy transfer is modeled with continuous model based on Navier-Sockes Fourier equations of motion and energy transfer and with a statistical DSMC model. Numerical results for the temperature, thermodynamic pressure and pressure difference between thermodynamic pressure and radial stress tensor component are obtained for different circular frequencies of heating cooling cycle of filament and for different filament radii. The pressure variation at the end of any local heating stage of heating-cooling cycle is close to the value of equilibrium thermodynamic pressure. The results are applicable in designing the pulsed Pirani sensors

Числено изследване на химически реакции чрез Monte Carlo симулация

Добри Данков, Владимир Русинов, Мария Велинова, Жасмина Петрова - Изследвана е химическа реакция чрез два начина за моделиране на вероятността за химическа реакция използвайки Direct Simulation Monte Carlo метод. Изследван е порядъка на разликите при температурите и концентрациите чрез тези начини. Когато активността на химическата реакция намалява, намаляват и разликите между концентрациите и температурите получени по двата начина. Ключови думи: Механика на флуидите, Кинетична теория, Разреден газ, DSMCThis paper presents numerical results for chemical reaction simulation with Direct Simulation Monte Carlo method using two different reaction probability models. The order of differences in the temperatures and the concentrations are studied by these ways. When the chemical reaction activity decreases, then the differences between the concentrations and the temperatures obtained by the two ways decrease. *2000 Mathematics Subject Classification: 65C20.This work is supported by the NSF of Bulgaria under Grant No DID 02/20 – 2009

Моделиране на цилиндрично течение на Кует за разреден газ между въртящи се цилиндри

Петър Господинов, Добри Данков, Владимир Русинов, Стефан Стефанов - Изследвано е цилиндрично течение на Кует за разреден газ между два въртящи се цилиндъра. Получени са профилите на налягането, скоростта и температурата по метода на прякото статистическо моделиране (DSMC) и чрез числено решаване на уравненията на Навие-Стокс за свиваем флуид. Резултатите сочат много добро съвпадение за малки числа на Кнудсен Kn = 0.02. Показано е, че при различни кинематични гранични условия, газът изостава или избързва спрямо скоростта на стената, или има поведение на твърдо еластично тяло. Получените резултати са важни при решаването на неравнинни, задачи от микрофлуидиката с отчитане на ефектите на кривината.The cylindrical Couette flow of a rarefied gas is studied in the case of two cylinders rotating with different velocities. Velocity, density and temperature profiles are investigated by a Direct Monte Carlo Simulation method and a numerical solution of the Navier-Stokes equations for compressible flow is found. The results obtained by both methods are in an excellent agreement at a small Knudsen number Kn = 0.02. The calculations show that the gas lags or outstrips in comparison with the walls or it has the elastic rigid body behavior at the variety velocity boundary conditions. These results are important for applications in non-planar microfluidic problems.The research leading to these results has received funding from the Bulgarian National Science Foundation, under Grant DID 02/20 – 17.12.2009 and the European Community’s Seventh Framework Programme FP7/2007-2013 under grant agreement ITN GASMEMS GA-215504

Течение на Кует между цилиндри с различни температури

Петър Господинов, Добри Данков, Владимир Русинов, Стефан Стефанов - Изследвано е стационарно течение на Кует на разреден газ в случая на въртене на вътрешния цилиндър и неподвижен външен цилиндър чрез използване на DSMC метод и числено решение на уравненията на Навие–Стокс за относително малка (дозвукова) скорост на въртене. Изследвани са различни случаи при промяна на температурата на въртящият се цилиндър и числото на Кнудсен. Целта на изследването е да се установи влиянието на малки скорости на въртене върху макрохарактеристиките – плътността, скоростта и температурата на газа. Установено е добро съвпадение на резултатите получени по двата метода за Kn = 0.02. Получените резултати са важни при решаването на неравнинни, задачи от микрофлуидиката с отчитане на ефектите на кривината. Ключови думи: механика на флуидите, кинетична теория, разреден газ, DSMC.The stationary Couette gas flow between rotating inner cylinder and stationary outer one is studied using DSMC method and numerical solution of a continual model for relatively small (subsonic) speed. Different cases were studied by varying the temperature of the rotating cylinder and the Knudsen number. The purpose of this study is to determine the influence of the cylinder temperature difference on macrocharacteristics – density, gas velocity and temperature. The results obtained by both methods are in an excellent agreement for a small Knudsen number Kn = 0.02. These results are important for applications in non-planar microfluidic problems. *2000 Mathematics Subject Classification: 65C20.This work is supported by the NSF of Bulgaria under Grant No DID 02/20 – 2009 and the European Commission 7FP HP-SEE – 2010, grant No 261499

Thermoacoustic waves in pulsed Pirani sensor MEMS. Numerical Investigation

The transient heat transfer process is studied in rarefied gas confined between two stationary concentric cylinders. The inner cylinder (filament) is subjected to a periodically heating-cooling cycle. The energy transfer is modeled with continuous model based on Navier-Sockes Fourier equations of motion and energy transfer and with a statistical DSMC model. Numerical results for the temperature, thermodynamic pressure and pressure difference between thermodynamic pressure and radial stress tensor component are obtained for different circular frequencies of heating cooling cycle of filament and for different filament radii. The pressure variation at the end of any local heating stage of heating-cooling cycle is close to the value of equilibrium thermodynamic pressure. The results are applicable in designing the pulsed Pirani sensors

Сравнителен анализ на влиянието на срещуположно въртящи се цилиндри за течение на Кует за разреден газ

Петър Господинов, Добри Данков, Владимир Русинов, Стефан Стефанов - Иследвано е цилиндрично течение на Кует на разреден газ в случая на въртене на два коаксиални цилиндъра с еднакви по големина скорости, но в различни посоки. Целта на изследването е да се установи влиянието на малки скорости на въртене върху макрохарактеристиките – ρ, V , . Числените резултати са получени чрез използване на DSMC и числено решение на уравненията на Навие-Стокс за относително малки (дозвукови) скорости на въртене. Установено е добро съвпадение на резултатите получени по двата метода за Kn = 0.02. Установено е, че съществува “стационарна” точка за плътността и скоростта. Получените резултати са важни при решаването на неравнини, задачи от микрофлуидиката с отчитане на ефектите на кривината. Ключови думи: Механика на флуидите, Кинетична теория, Разреден газ, DSMCThe cylindrical Couette flow of a rarefied gas is studied in the case of both rotating cylinders with equal velocities but with opposite direction. The purpose of this study is to determine the influence of small speeds on macro-characteristics – ρ, V , T . The numerical results are obtained using the Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) method and numerical solution of Navier-Stokes equations for relatively small (subsonic) speeds. The results obtained by both methods are in an excellent agreement for a small Knudsen number Kn = 0.02. It was found that there was “fixed” point for density and velocity. These results are important for applications in non-planar microfluidic problems. *2000 Mathematics Subject Classification: 65C20.This work is supported by the NSF of Bulgaria under Grant No DID 02/20 – 2009