平均自由程

平均自由程

灰体

平均自由程并不会影响灰体模拟得到的规律,灰体模拟的结果完全由无量纲努森数决定, \[ Kn = mfp/L \] 平均自由程只影响实际尺寸和努森数的映射关系,也就是在给定实际尺寸时,对应的结果是努森数为多少时的情况。

因此灰体模拟只需作出一系列无量纲的结果,想分析不同自由程的情况,做一个映射就好了。

假如取两个mfp,\(l_1\)\(l_2\),那么对于同样一个特征尺寸的体系,努森数则分别为: \[ Kn_1 = l_1 / L, Kn_2 = l_2 / L \] 假如模拟\(1n m\sim 10000nm\)尺寸变化的体系,如果\(l_1\)自由程下对应努森数区间为\(100\sim 0.01\),若\(l_1/l_2 = 2\),那么平均自由程\(l_2\)的结果就相当于是努森数\(50\sim 0.005\)的情况。对于同样尺寸范围内的体系,最小平均自由程决定了模拟的最小努森数,最大平均自由程决定了模拟的最大努森数。

Si薄膜

分别在平均自由程为100nm,200nm,300nm,400nm下作灰体模拟,以体系的特征尺寸为横轴,虽然得到了四组模拟结果,但是实际上做的不同模拟并没有多得到什么信息,他们本质上都是一条以努森数为横轴的曲线的平移。所以从实际尺寸结构模拟来考虑,的确是自由程的取法会影响某些模拟结果的可靠性,像HL师兄之前得到的一些结果;从模型或者物理上来考虑,问题的关键是怎么表征色散下的无量纲努森数。

将横轴用各自的自由程无量纲化,以努森数为横轴,得到的是一条曲线,这是显而易见的,

所以只要有了这条以努森数为横轴的结果,可以完全映射出不同自由程模拟的结果: