Калькулятор числа Кнудсена

Число Кнудсена — безразмерное отношение средней длины свободного пробега молекулы газа к характерному физическому размеру системы. Оно записывается как Kn = средняя длина свободного пробега, деленная на характерный размер. Средняя длина свободного пробега — расстояние, которое молекула в среднем проходит между столкновениями. Характерным размером может быть ширина канала, диаметр частицы, размер горла сопла, размер космического аппарата или иной масштаб, определяющий течение. Обе величины имеют одинаковые единицы, которые сокращаются. Это отношение показывает, применима ли обычная механика сплошной среды. При значениях ниже 0.01 преобладают межмолекулярные столкновения, и газ обычно ведет себя как сплошная среда. Между 0.01 и 0.1 возникает течение со скольжением, при котором скорость у твердой стенки уже не всегда можно считать строго нулевой. От 0.1 до 10 переходное поведение требует моделей разреженного газа или кинетических методов. Выше 10 столкновения с границами преобладают над столкновениями молекул между собой, и течение считается свободномолекулярным. Эти границы — полезные инженерные ориентиры, а не резкие физические переходы. Геометрия, аккомодация на поверхности, температурные градиенты и требуемая точность могут влиять на выбор модели. Характерный размер должен соответствовать изучаемому явлению. Для микроканала обычно берут гидравлический диаметр или высоту, а для внешнего обтекания — длину тела. Неуместный размер может дать численно верное, но физически вводящее в заблуждение отношение. Средняя длина свободного пробега зависит от давления, температуры и диаметра столкновения молекул. Снижение давления обычно увеличивает ее и усиливает эффекты разреженности. Поэтому вакуумные системы, высотные аппараты, микроэлектромеханические устройства, перенос аэрозолей и производство полупроводников часто работают вне режима сплошной среды. Введите обе длины в метрах либо предварительно переведите их из других единиц. Калькулятор делит значения, выводит отношение и применяет стандартные диапазоны режимов. Он полезен для первоначального выбора модели, но подробный проект должен учитывать свойства и граничные условия реального газа.