Calcul de l'écoulement visqueux compressible d'un gaz dans un microcanal

Calculating a viscous compressible gas flow in a microchannel

Résumé

L'écoulement d'un gaz dans un microcanal impose généralement le recours à la notion d'écoulement raréfié. On rappelle ces notions et on donne les éléments qui permettent, d'une part de caractériser un écoulement donné en termes de raréfaction, et d'autre part de calculer le débit d'un microcanal dans les conditions très raréfiées (régime sans collisions). On applique ensuite la notion d'analyse dimensionnelle pour traiter ce même problème dans des conditions modérément raréfiées. Enfin, on examine la possibilité de simuler expérimentalement des micro-écoulements gazeux en utilisant des géométries à plus grande échelle et des pressions plus basses.

Abstract

A gas flowing through a microchannel is generally associated with the concept of rarefied flow. The paper includes a short presentation of this concept as well as formulae that allow characterizing a flow in terms of rarefaction. A method will be presented that allows to compute the flow rate through a microchannel under highly rarefied conditions (collisionless flow), including in the non-isothermal case. Dimensional analysis is then applied to the same problem under moderately rarefied conditions. Finally, one discusses the possibility to simulate experimentally gaseous micro-flows using large-scale devices and low pressures.