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Título
SIMULAÇÃO DIRETA DE MONTE CARLO CONSIDERANDO O ESPALHAMENTO NÃO DIFUSO DE UM GÁS EM UMA SUPERFÍCIE SÓLIDA

Aluno: Yan Borges Barreto - Pesquisa voluntária - Curso de Física (Bacharelado) (M) - Orientador: Felix Sharipov - Departamento de Física - Área de conhecimento: 10000003 - Palavras-chave: interação gás superfície; escoamento interno; acomodação parcial.

Um dos problemas de maior relevância na área dinâmica de gases rarefeitos (DGR), em um escoamento interno de um gás, é o cálculo do fluxo de massa e do fluxo de calor através de um capilar. O conhecimento gerado por esta área é aplicado em várias tecnologias, tais como: equipamentos de vácuo, equipamentos de metrologia, construção de veículos espaciais, nanotecnologia, etc.. Tal problema, em um estado de rarefação arbitrário do gás, deve ser analisado a nível da função de distribuição, que descreve o estado de um gás monoatômico em um instante de tempo qualquer. Deste modo, se a função de distribuição é conhecida, as principais propriedades macroscópicas do gás podem ser calculadas através de médias apropriadas. Além disto, a evolução temporal da função de distribuição é descrita pela equação base em DGR, a equação cinética de Boltzmann (EB). Com isso, um dos parâmetros que determina a solução do problema é o modelo de interação gás superfície escolhido, uma vez que este impõe condições de contorno à EB. O modelo mais utilizado é o chamado difuso especular, que por sua vez constitui um modelo bastante simples de interação do gás com a superfície. O problema deste modelo é que não é feita nenhuma distinção entre a acomodação de movimento tangencial e normal da molécula, levando, em alguns casos, a resultados diferentes dos dados obtidos experimentalmente. Neste presente trabalho foi investigada a influência da escolha do modelo de interação gás superfície. Para isso, a chamada probabilidade de transmissão foi calculada para o escoamento de um gás monoatômico, no regime de moléculas livres, em um tubo circular, utilizando o modelo chamado de acomodação parcial. O comprimento do tubo varia entre dois limites, a saber: o comprimento é pequeno, tal que os efeitos de borda não podem ser desprezados; o comprimento é grande, tal que os efeitos de borda podem ser desprezados. O método de solução é o chamado teste de partícula de Monte Carlo. Tal método, neste caso, consiste em gerar moléculas modelo uma a uma na borda do tubo e simular o movimento de cada uma destas individualmente até que a molécula deixe o tubo. Com isto, a fração de moléculas que deixam o tubo pelo lado direito, ou seja, a probabilidade de transmissão, é calculada. Por fim, os modelos de interação gás superfície são comparados através dos valores obtidos neste trabalho.