光读出高精度惯性传感器残余气体噪声仿真研究

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作者 王芳 佘明超 +4 位作者 彭晓东 强丽娥 徐鹏 唐文林 张玉珠 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第3期612-621,共10页

高精度惯性传感器在航天、导航和精密测量等领域具有广泛的应用前景,对其噪声进行高精度评估具有重要意义。本文提出了一种基于Ray Tracing技术的残气噪声仿真方法。首先,基于真实的惯性传感器模型,模拟在轨条件下残余气体在惯性传感器... 高精度惯性传感器在航天、导航和精密测量等领域具有广泛的应用前景,对其噪声进行高精度评估具有重要意义。本文提出了一种基于Ray Tracing技术的残气噪声仿真方法。首先,基于真实的惯性传感器模型,模拟在轨条件下残余气体在惯性传感器电极笼中的运动,获得残气加速度噪声的统计特性;其次,探究了不同压强和温度对残余气体噪声的影响;最后,分析了敏感轴的残余气体噪声对非敏感轴的间隙大小的依赖关系。仿真结果表明:利用Ray Tracing技术能够模拟追踪残余气体与敏感结构相互作用过程,实现残气加速度噪声在10^(-15)量级的高精度仿真。温度和压强对残气加速度噪声水平具有显著影响,且电极笼与测试质量的间隙减小将导致惯性传感器残气噪声功率谱增大。 展开更多

关键词 空间引力波探测 惯性传感器 残余气体噪声 射线追踪

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真空管道高速列车气动阻力及系统参数设计 被引量：32

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作者 刘加利 张继业 张卫华 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期10-15,共6页

对真空管道高速列车气动阻力特性和系统参数设计方法进行了深入系统研究，建立低压环境下真空管道高速列车的空气动力学计算模型，研究管道压力、阻塞比和列车速度对列车气动阻力的影响。在此基础上，以明线上运行速度为400km／h的高速... 对真空管道高速列车气动阻力特性和系统参数设计方法进行了深入系统研究，建立低压环境下真空管道高速列车的空气动力学计算模型，研究管道压力、阻塞比和列车速度对列车气动阻力的影响。在此基础上，以明线上运行速度为400km／h的高速列车气动阻力为限值，确定出真空管道高速交通系统的最佳管道压力、阻塞比和列车速度关系。研究表明，在低压（1×103—1×104Pa）环境下，真空管道中的空气流动可以采用连续介质模型描述。高速列车的气动阻力系数基本上与管道压力和列车速度无关，主要依赖于阻塞比。高速列车的气动阻力随阻塞比的增加而增大，且与管道压力近似成线性关系，与列车速度近似成平方关系。本文同时给出了真空管道高速交通系统最高经济运行条件下的管道压力、阻塞比和列车速度的计算公式，并由此确定出最佳的管道压力、阻塞比和列车速度关系。 展开更多

关键词 真空管道 高速列车 管道压力 阻塞比 气动阻力 参数设计

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真空管道高速列车气动噪声源特性分析 被引量：10

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作者 刘加利 张继业 张卫华 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1026-1031,共6页

为研究真空管道中高速列车的气动噪声源特性，建立低压环境下真空管道高速列车空气动力学计算的流体模型、数学模型和数值模型，以及高速列车偶极子噪声源和四极子噪声源的计算模型，研究管道压力、列车速度和阻塞比对真空管道高速列车... 为研究真空管道中高速列车的气动噪声源特性，建立低压环境下真空管道高速列车空气动力学计算的流体模型、数学模型和数值模型，以及高速列车偶极子噪声源和四极子噪声源的计算模型，研究管道压力、列车速度和阻塞比对真空管道高速列车偶极子噪声源和四极子噪声源的影响。计算结果表明，在低压（10^3～10^4Pa）环境下，真空管道中的空气流动可以采用连续介质模型描述。高速列车偶极子噪声源和四极子噪声源均与车速的对数成线性关系，当车速为600km／h时，四极子噪声源较小，偶极子噪声源占据主导地位，随着列车速度的提高，四极子噪声源变得明显，并占据主导地位。降低管道压力和阻塞比可以有效减小高速列车气动噪声源的强度。 展开更多

关键词 真空管道 管道压力 阻塞比 列车速度 偶极子噪声源 四极子噪声源

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事件触发式实验粒子蒙特卡洛方法模拟分子流真空系统的三维压力分布 被引量：4

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作者 刘佰奇 马永胜 +1 位作者 郭迪舟 何平 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期363-368,共6页

从稀薄气体动力学理论出发,设计了直接模拟分子流真空系统内三维压力分布的事件触发式实验粒子蒙特卡洛方法。在算法设计中,不考虑分子间碰撞,以分子与固壁的碰撞为迭代触发点,模拟分子运动过程并通过统计分子与压力统计面的碰撞频率从... 从稀薄气体动力学理论出发,设计了直接模拟分子流真空系统内三维压力分布的事件触发式实验粒子蒙特卡洛方法。在算法设计中,不考虑分子间碰撞,以分子与固壁的碰撞为迭代触发点,模拟分子运动过程并通过统计分子与压力统计面的碰撞频率从而计算系统内的三维真空压力分布。详细介绍了算法思路和程序流程、放气率与泵抽速的数值离散过程,以及三维压力分布的统计方法。采用该程序模拟圆管两侧的压差与通过气体流量的关系,直接计算圆管流导并与克努森修正公式进行对比,验证了该方法模拟管道流导的误差小于4%。最后模拟了光阴极电子枪内的三维真空压力分布,分析了其内部复杂结构对真空压力分布的影响。 展开更多

关键词 分子流 真空压力模拟 实验粒子蒙特卡洛方法

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喷淋孔结构流体动力学特性研究 被引量：3

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作者 王春财 程嘉 +1 位作者 路益嘉 季林红 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1500-1506,共7页

喷淋板通常用在化学气相沉积等真空腔室中,其流体动力学特性是决定真空腔室性能的关键因素之一。本文利用自主开发二维直接模拟Monte Carlo模拟程序对单个不同形状喷淋孔结构中性气体流场进行了数值仿真研究;讨论了七种不同单个喷淋孔... 喷淋板通常用在化学气相沉积等真空腔室中,其流体动力学特性是决定真空腔室性能的关键因素之一。本文利用自主开发二维直接模拟Monte Carlo模拟程序对单个不同形状喷淋孔结构中性气体流场进行了数值仿真研究;讨论了七种不同单个喷淋孔结构的速度场、压力场和温度场分布情况。中性参考气体为氩气,固定入口压力200 Pa、温度300 K。结果表明,喷淋孔入口或出口形状影响腔室的工艺性能;而将喷淋孔入口和出口均设计成锥形,则腔室内流场分布较为理想。研究成果为喷淋板设计提供直接参考,同时对化工、热处理、光伏电池制造等领域中腔室部件的研发具有重要意义。 展开更多

关键词 真空腔室 喷淋板 直接模拟Monte Carlo 结构设计

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热辐射等效方法计算分子流状态下真空管道的传输几率 被引量：2

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作者 张篁 杨安民 +3 位作者 谌怡 赵良超 章林文 刘克新 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期981-986,共6页

真空模拟软件大多是基于蒙特卡罗法开发,尚缺少成熟的商业软件。基于热辐射和真空分子流物理机理上的相似性,可以采用热辐射等效来模拟真空分子流。本文利用理想气体状态方程和分子运动论推导出了利用热辐射模拟进行真空管道传输几率计... 真空模拟软件大多是基于蒙特卡罗法开发,尚缺少成熟的商业软件。基于热辐射和真空分子流物理机理上的相似性,可以采用热辐射等效来模拟真空分子流。本文利用理想气体状态方程和分子运动论推导出了利用热辐射模拟进行真空管道传输几率计算的公式,利用ANSYS软件进行了二维和三维的热辐射模拟,利用公式计算得到的圆柱管和圆截面直角弯管传输几率和文献基本相符。此外针对二维模拟还分析了不同参数和网格尺寸对计算结果的影响。由于商业软件计算的便利性,热辐射等效方法可以高效地完成复杂模型的分析,为传输几率计算提供一种新的选择。 展开更多

关键词 分子流 流导 传输几率 热辐射模拟

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气动剥离的气容气感气阻的应用研究 被引量：3

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作者 刘明伟 张亮峰 +2 位作者 宋京其 付嫦娥 赵光强 《液压与气动》 北大核心 2006年第6期14-15,共2页

气动剥离突破传统的方法采用气容、气感的可供利用的一面,文章介绍了在气动剥离气压传动系统设计中如何利用气容、气感和气阻达到某种特殊的要求,开拓设计思路,扩展气压传动系统的应用。

关键词 气容 气感 气阻

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生活垃圾处理气动智能化分选设备研究——气动剥离设备研究 被引量：6

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作者 刘明伟 宋京其 +2 位作者 张亮峰 邓继源 李汉军湘潭市环保局 《液压与气动》 北大核心 2006年第5期49-51,共3页

生活垃圾气流分选是一个有待于发展的技术,本文介绍了我们自行研制的一种成果——纸包装糖果品的智能化气动剥离及分离设备,解决了包装糖果品剥离,探讨了垃圾分选智能化前提,通过论述试图为国内垃圾分选提供一种新的途径,为国内生活垃... 生活垃圾气流分选是一个有待于发展的技术,本文介绍了我们自行研制的一种成果——纸包装糖果品的智能化气动剥离及分离设备,解决了包装糖果品剥离,探讨了垃圾分选智能化前提,通过论述试图为国内垃圾分选提供一种新的途径,为国内生活垃圾处理建立一种新的研究方法。 展开更多

关键词 垃圾分选处理 气动剥离 智能化 谐振

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连续流态下轴向叶片旋涡结构真空抽气特性的CFD模拟 被引量：1

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作者 周佳南 张兵 +5 位作者 张霖 谭昱全 徐飞 潘成程 冯驹先 干蜀毅 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期802-807,共6页

为了提高轴向叶片旋涡结构的真空抽气性能,用计算流体力学(CFD)方法对轴向叶片旋涡结构在连续流态下的真空抽气特性进行模拟,研究了转速、温度、入口质量流量、出口压强、叶片与定子间隙等参数对轴向叶片旋涡结构抽气性能的影响。研究... 为了提高轴向叶片旋涡结构的真空抽气性能,用计算流体力学(CFD)方法对轴向叶片旋涡结构在连续流态下的真空抽气特性进行模拟,研究了转速、温度、入口质量流量、出口压强、叶片与定子间隙等参数对轴向叶片旋涡结构抽气性能的影响。研究结果表明:压缩比随转速增大而增大,随温度、入口质量流量、间隙增大而减小,受出口压强影响较小;多级轴向叶片旋涡结构与高真空抽气结构串联,可以获得高真空。 展开更多

关键词 旋涡结构 真空抽气 数值模拟 连续流态 压缩比

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气体粘滞流流导计算的意见 被引量：3

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作者 冯玉国 《真空》 CAS 北大核心 2003年第3期31-32,共2页

指出现行的气体流导计算公式十分混乱,难以在真空工程中使用,建议修正气体流导定义,并重新理顺气体流导公式。

关键词 粘滞流 气体流导 计算 流量 管道

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智能化气动剥离在城市垃圾处理中应用研究 被引量：1

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作者 刘明伟 张亮峰 +2 位作者 蒋德军 刘光 邓继源 《液压气动与密封》 2007年第1期41-43,共3页

通过介绍了自行研制的一种纸包装糖果品的智能化气动剥离及分离设备,解决了包装糖果品剥离,探讨垃圾分选智能化前提,通过论述试图为国内垃圾分选提供一种新的途径,为国内城市垃圾处理建立一种新的研究方法。

关键词 垃圾分选处理 气动剥离 智能化

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基于离散坐标法的复杂构型跨流域流场模拟 被引量：1

12

作者 王军伟 王魁波 +1 位作者 胡开南 白冰 《真空》 CAS 2023年第5期70-74,共5页

跨流域流动不仅存在于高超声速飞行器、航天飞行器变轨/调姿等航空航天领域中,同时也广泛存在于微纳制造及器件传质/传热等科学和工程实践中。准确、快速模拟跨流域流动对此类科学研究和工程实践具有重大意义。本文引入基于气体动理学... 跨流域流动不仅存在于高超声速飞行器、航天飞行器变轨/调姿等航空航天领域中,同时也广泛存在于微纳制造及器件传质/传热等科学和工程实践中。准确、快速模拟跨流域流动对此类科学研究和工程实践具有重大意义。本文引入基于气体动理学的多特征值离散坐标法对跨流域流场模拟进行研究,并以动态气体锁为研究对象完成给定构型的内部流场仿真,得到了构型内部温度场、速度场和密度场,所得结果符合理论预期。 展开更多

关键词 跨流域 真空 气体动理学 离散坐标法 动态气体锁

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螺旋槽牵引结构粘滞流态气体流动特性的CFD模拟

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作者 陈大鹏 周佳南 +2 位作者 赵腾 张霖 干蜀毅 《真空》 CAS 2013年第1期71-74,共4页

采用计算流体力学(CFD)方法对螺旋槽牵引结构在粘滞流态下的气体流动规律进行了数值模拟,研究了在固定压缩比下螺旋槽牵引结构抽气通道内的压力场、流场变化情况,横截面平均压力,各横截面平均压力与特征长度的乘积以及各横截面与转子进... 采用计算流体力学(CFD)方法对螺旋槽牵引结构在粘滞流态下的气体流动规律进行了数值模拟,研究了在固定压缩比下螺旋槽牵引结构抽气通道内的压力场、流场变化情况,横截面平均压力,各横截面平均压力与特征长度的乘积以及各横截面与转子进口处的平均压力比。模拟结果表明:通道内的压力变化在抽气通道出口处增大;横截面平均压力呈指数分布;抽气通道各横截面平均压力与特征长度的乘积呈线性分布;各横截面与转子进口处的平均压力比呈指数分布;在靠近出口处有漩涡产生并且漩涡随着压强的增大而增大。本文研究结果表明:计算流体力学(CFD)方法可以有效地模拟真空环境下螺旋槽牵引结构在粘滞流态下的抽气特性。 展开更多

关键词 螺旋槽牵引结构 计算流体力学 粘滞流态 数值模拟

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用于空间的化学气相制备系统的气体计量和控制

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作者 杨洁 刘旺盛 +1 位作者 刘刚 贾书洪 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2010年第3期99-102,共4页

空间环境下的材料气相制备是空间材料科学研究的一个重要课题。由于地面使用的气体质量流量计在空间面临可靠性和安全问题,难以用于空间条件下的气体控制。本文针对空间材料气相制备中的气体流量计量和控制问题进行了系统的研究。结果表... 空间环境下的材料气相制备是空间材料科学研究的一个重要课题。由于地面使用的气体质量流量计在空间面临可靠性和安全问题,难以用于空间条件下的气体控制。本文针对空间材料气相制备中的气体流量计量和控制问题进行了系统的研究。结果表明,通过对减压和节流阀的设计,能够实现空间环境下气体的计量和控制,其可靠性和安全性明显优于气体质量流量计,并得到了实验的验证。 展开更多

关键词 气相系统 气体计量 节流阀

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真空中尘埃运动的动力学分析和尘埃的防止与过滤

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作者 于炳琪 《真空》 CAS 北大核心 1997年第4期8-11,共4页

本文从真空中尘埃运动动力学出发，分析了尘埃飞扬原因和影响因素，对尘埃的防止和过滤提出了在系统结构设计和操作方法方面可采取的措施。文中列出了当前国内外常用的尘埃过滤方式，最后给出一种混合式尘埃过滤器的结构尺寸和使用效果。

关键词 真空 尘埃运动 动力学 尘埃 过滤器

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真空管道磁浮列车救援动力学仿真分析 被引量：6

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作者 陈绪勇 赵立峰 +2 位作者 马家庆 刘元森 赵勇 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1100-1104,共5页

未来真空管道磁浮列车设计速度将在100-300 m/s,对于如此高速运行的列车系统,其救援方案必须完善,否则将会留下安全隐患造成重大的人员伤亡和严重的经济损失。而在诸救援中列车制动失效和管道失压将是未来真空磁浮列车安全运行首要研究... 未来真空管道磁浮列车设计速度将在100-300 m/s,对于如此高速运行的列车系统,其救援方案必须完善,否则将会留下安全隐患造成重大的人员伤亡和严重的经济损失。而在诸救援中列车制动失效和管道失压将是未来真空磁浮列车安全运行首要研究的因素。本文以牛顿第二定律为依据,通过对分析模型得到的基本关系方程的推导、求解,从而推导出列车在拦阻索减速制动过程中,其拦阻位移、拦阻力和列车初速度三者之间的基本关系式,同时也推导出管道失压过程中,列车安全运行所需相邻闸门之间距离、管道阻塞比和真空度三者之间的关系式.在MATLAB环境下对以上关系式进行仿真分析,我们得到制动失效时拦阻力、列车初速度和拦阻位移三者之间的优化值;同时也得到管道失压时相邻真空闸门之间距离、管道真空度和管道阻塞比三者之间的优化值。以上仿真优化值将为真空管道列车系统设计提供理论依据。 展开更多

关键词 真空管道运输 磁浮列车 拦阻力 真空管道闸门

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高真空多层绝热夹层稀薄气体传热分析 被引量：11

17

作者 王鑫 陈叔平 +3 位作者 朱鸣 吴宗礼 赵高逸 刘亚楠 《低温与超导》 CAS 北大核心 2021年第12期1-6,41,共7页

为研究多层绝热夹层稀薄气体传热特性及其对绝热性能的影响,建立了全压力范围气体导热模型,分析了气体种类、真空度、层密度、温度等因素对绝热夹层气体导热系数的影响规律。同时,结合直接蒙托卡罗(DSMC)方法验证了模型的准确性。结果表... 为研究多层绝热夹层稀薄气体传热特性及其对绝热性能的影响,建立了全压力范围气体导热模型,分析了气体种类、真空度、层密度、温度等因素对绝热夹层气体导热系数的影响规律。同时,结合直接蒙托卡罗(DSMC)方法验证了模型的准确性。结果表明:温度对气体导热系数影响显著,真空度高于20 Pa时导热系数随温度的升高而逐渐减小,低于20 Pa时逐渐增大;随真空度、层密度的增大,气体导热系数减小,适当提高夹层真空度与多层绝热层密度有利于降低残余气体导热;全压力范围内氢气的导热系数最大,氩气最小,采用必要的物理化学方法除氢、利用氩气置换夹层中残留空气有助于改善绝热性能。 展开更多

关键词 稀薄气体 DSMC 气体导热系数 温度 真空度 层密度

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基于FLUENT的离心加速度下气压场仿真研究 被引量：1

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作者 陆书圣 沈润杰 +1 位作者 何闻 徐冠华 《机电工程》 CAS 2011年第5期537-541,共5页

针对多参数复合环境试验系统中离心加速度会造成气压场分布不均匀的问题,提出了一种添加风扇搅拌来改善气压场分布均匀度的方法。通过研究离心加速度与气压场的耦合机理,以流体运动控制方程和标准k～ε湍流模型为基础,建立了环境舱内的... 针对多参数复合环境试验系统中离心加速度会造成气压场分布不均匀的问题,提出了一种添加风扇搅拌来改善气压场分布均匀度的方法。通过研究离心加速度与气压场的耦合机理,以流体运动控制方程和标准k～ε湍流模型为基础,建立了环境舱内的流体运动模型。采用有限体积数值分析的方法,对无风扇搅拌和有风扇搅拌两种情况下气压场的分布进行了仿真,研究了风扇搅拌作用对气压场分布均匀度的影响。研究结果表明,无风扇搅拌作用情况下,离心加速度对环境舱内气压场分布有较大影响;添加风扇搅拌作用后,能有效改善环境舱内气压场分布的均匀度。当风扇风速v较小时,增大v其改善气压场分布的效果越明显;但当风扇风速足够大时,若再增大v则改善气压场分布的效果将不明显。 展开更多

关键词 复合试验 离心加速度 气压场 均匀度

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引力波探测中惯性传感器的残余气体动力学特性机理研究 被引量：1

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作者 徐峰 王玉青 +1 位作者 张俊 王旭迪 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期35-41,共7页

作为空间引力波探测的核心系统,惯性传感器在轨运行时的噪声干扰诱发机制解析是迫切需要解决的关键科学问题。惯性传感器中检验质量(TM)的残余加速度噪声是限制探测器灵敏度的最大噪声源。作为残余气体噪声的直接表征手段,惯性传感器复... 作为空间引力波探测的核心系统,惯性传感器在轨运行时的噪声干扰诱发机制解析是迫切需要解决的关键科学问题。惯性传感器中检验质量(TM)的残余加速度噪声是限制探测器灵敏度的最大噪声源。作为残余气体噪声的直接表征手段,惯性传感器复杂拓扑构型下气体分子逃逸时间动态特性解析亟待解决。文章首先考虑了狭小空间下检验质量块与周围壁面间的材料属性、放气特性等差异性,建立了异质空间复杂拓扑结构下的惯性传感器数理模型;其次解析出残余气体噪声与气体分子逃逸时间之间的定量约束关系,提取了逃逸时间核心影响因素;随后以蒙特卡洛模拟技术为切入点,得到约束条件下气体分子从板间扩散出去所需的逃逸时间及碰撞次数的模拟解。文章研究发现:不同气体成分、壁面性质对残余气体噪声有较大影响;考虑气体分子在壁面的滞留时间会大幅增加逃逸时间、降低碰撞频率。 展开更多

关键词 空间引力波探测 惯性传感器板间异质性 残余气体噪声 逃逸时间 表面碰撞次数

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动态真空系统中气流状态的评价参数 被引量：2

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作者 李旺奎 赵海发 吕时良 《真空与低温》 1989年第3期1-5,共5页

在动态真空系统中,气体状态具有非均匀性及各向异性,此时若仍用压力等平衡态概念来描述气体状态,显然是不准确的。根据视角系数法的基本理论和计算结果,定义了真空系统中抽气性能评价多数,以及空间环模设备模拟宇宙空间分子沉的能力评... 在动态真空系统中,气体状态具有非均匀性及各向异性,此时若仍用压力等平衡态概念来描述气体状态,显然是不准确的。根据视角系数法的基本理论和计算结果,定义了真空系统中抽气性能评价多数,以及空间环模设备模拟宇宙空间分子沉的能力评价参数.通过对同心球系统中分子流场的具体分析,闸述了两个参数的物理意义。并用两个实例对α和β参数的应用作了更进一步的说明。 展开更多

关键词 真空系统 气流 分子流 视角系数法

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