克努森效應英文解釋翻譯、克努森效應的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 Knudsen effect

分詞翻譯：

克的英語翻譯：

gram; gramme; overcome; restrain
【醫】 G.; Gm.; gram; gramme

努的英語翻譯：

exert; protrude; put forth

森的英語翻譯：

dark; full of trees; gloomy; in multitudes

效應的英語翻譯：

effect
【醫】 effect

專業解析

克努森效應（Knudsen effect）是稀薄氣體動力學中的核心概念，指當氣體分子的平均自由程與流場特征尺寸相當時，分子與容器壁面的碰撞頻率超過分子間的相互碰撞，導緻傳統流體連續性假設失效的現象。該效應由丹麥物理學家馬丁·克努森（Martin Knudsen）在1909年通過實驗首次系統描述，其英文術語為"Knudsen flow"或"free molecular flow"。

判斷克努森效應是否顯著的關鍵參數是克努森數（Knudsen number，Kn），計算公式為： $$ Kn = frac{lambda}{L} $$ 其中$lambda$為氣體分子平均自由程，$L$為流動特征長度。當Kn＞0.1時，氣體進入滑移流區；Kn＞10時則完全呈現自由分子流狀态。該參數在真空技術、微機電系統（MEMS）和航天器熱控制等領域具有重要應用價值。

根據《氣體動力學》（人民教育出版社，2012）的表述，克努森效應會導緻以下典型現象：① 速度滑移和溫度跳躍邊界條件；② 非傅裡葉熱傳導特性；③ 稀薄氣體中熱泳力的異常增強。NASA技術報告（NASA/CR-2020-220648）指出，該效應在火星探測器大氣再入的稀薄氣體模拟中必須特别考慮。

在工程實踐中，克努森效應會影響微尺度流動的傳熱傳質效率。例如，在半導體制造工藝中，當反應腔室壓力低于10 Pa時，氣體輸運過程必須采用基于玻爾茲曼方程的分子動力學模拟方法（參見《微納尺度傳熱學》，科學出版社，2018）。國際标準化組織ISO 14291:2015已将克努森數作為真空設備選型的重要技術參數。

網絡擴展解釋

克努森效應（Knudsen effect）是氣體動力學中的一個重要現象，主要描述在稀薄氣體或微尺度環境下，氣體分子的平均自由程與流動系統的特征尺寸相當時，傳統連續介質假設失效而引發的特殊流動行為。以下是詳細解釋：

1.核心定義

克努森效應得名于丹麥物理學家馬丁·克努森（Martin Knudsen）。當氣體分子平均自由程（λ）接近或超過流動系統的特征長度（L）時（即克努森數( Kn = frac{lambda}{L} ) 較大），分子間的碰撞頻率降低，氣體不再滿足連續介質的假設，此時會出現速度滑移、溫度跳躍等非平衡現象。

2.物理機制

稀薄氣體行為：在低壓或微尺度環境中，分子運動以自由飛行為主，碰撞減少，導緻動量/能量傳遞方式改變。
邊界條件變化：傳統流體在壁面處速度為0，但克努森效應下會出現速度滑移（速度不為零）和溫度跳躍（溫度不連續）。
傳熱與傳質差異：熱傳導和擴散過程偏離傅裡葉定律或菲克定律，需用玻爾茲曼方程描述。

3.克努森數（Kn）的分區

( Kn < 0.01 )：連續流區，經典流體力學適用。
( 0.01 < Kn < 0.1 )：滑移流區，需修正邊界條件。
( 0.1 < Kn < 10 )：過渡流區，需分子動力學方法。
( Kn > 10 )：自由分子流區，分子間碰撞可忽略。

4.應用領域

微機電系統（MEMS）：微泵、微傳感器的設計中需考慮氣體稀薄效應。
真空技術：高真空環境下氣體流動的模拟與設備優化。
航空航天：高空稀薄大氣中飛行器的熱防護與氣動設計。
納米材料制備：化學氣相沉積（CVD）過程中氣體輸運的精确控制。

5.數學描述示例

速度滑移條件可表示為： $$ u{text{wall}} = left. frac{2-sigma}{sigma} lambda frac{partial u}{partial y} right|{text{wall}} $$ 其中 ( sigma ) 為切向動量調節系數，( lambda ) 為平均自由程。

克努森效應揭示了微觀分子運動與宏觀流動行為的關聯，對微納技術、真空工程等領域至關重要。理解這一效應需結合克努森數分區，并采用適合的模型（如玻爾茲曼方程或直接模拟蒙特卡洛方法）進行分析。