大Kn数下微机械谐振器件滑动膜阻尼的分子动力学模拟

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本论文主要是研究在微电子机械系统(MEMS)中空气滑动膜阻尼效应对微谐振器件影响。微电子机械技术在过去的二十多年里发展非常迅速,出现了很多种微机电器件和系统,其中有一大类是利用微机械结构在固有频率处所具有的优良振动性能来工作的。缩小微机械结构与电极之间的间隙是降低驱动电压的有效方法。但是当微机械振动结构和电极之间间隙缩小到一定程度时,空气分子阻尼对微机械振动结构的能量损失影响非常显著。   正确预测滑动膜阻尼对于MEMS器件设计是至关重要的。当气压很低时,气体连续介质模型不再适用,只能采用分子动力学方法。基于自由分子流基础上,本文提出了一种高计算效率的分子动力学算法,可以用来计算平动和振动的滑动膜阻尼。该方法以气体分子速度分布函数生成每一分子的初始速度,通过分别单独计算每一气体分子在一个单位时间内与器件碰撞获得的动量增量,得到一个单位时间内气体分子总体动量增量,从而计算器件滑动膜阻尼系数。与已有的模型结果对比表明,本文算法具有良好的精度,而且计算量是可以接受的。
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