了解并预测自由分子流

研究真空系统的工程师和科学家们不仅使用“分子流模块”来设计真空系统，还通过它来了解并预测低压气体的流动。由于仿真分析可以加强人们对物理现象的理解，降低原型设计成本并加快开发速度，它们越来越频繁地出现在设计周期中。真空系统的原型设计往往十分昂贵。因此，通过在设计过程中增加仿真分析的应用，可以节省大量的成本。真空系统中发生的气体流动可以通过各种不同的物理现象来描述，而不仅仅是传统的流体流动问题。在低压条件下，气体分子的平均自由程与系统的大小接近，此时气体的稀薄状态变得非常重要。流态通过 Knudsen 数 (Kn) 来按量分类，该参数表示分子平均自由程与气流几何尺寸的比值：

微流体模块可以模拟滑移流和连续流，而“分子流模块”则专门用于准确模拟自由分子流态下的流动情况。在过去，这种流态下的流动情况是蒙特卡罗直接模拟法 (DSMC) 来建模。这一方法可以计算通过系统的大量随机粒子的轨迹，但会在建模过程中引入统计噪声。对于低速流动，例如真空系统中的流动，通过 DSMC 方法引入的噪声导致无法对其使用蒙特卡罗方法模拟。

低压、低速气体流动的精确建模

“分子流模块” 提供了前所未有的仿真功能，可以在复杂几何中对低压气体流动精确建模，是模拟半导体工艺、粒子加速器和质谱仪等设备中使用的真空系统的理想工具。除此之外，模块还可以模拟小通道流动问题（例如，页岩气勘探和纳米多孔材料中的流动）。“分子流模块”使用角系数方法来模拟稳态自由分子流动，可以计算表面上的分子通量、压力、数密度以及热通量，并可以根据周围表面上的分子通量计算域、表面、边和点上的数密度。模块还支持等温和非等温分子流的建模，并计算来自气体分子的热通量。