魏宁斐，冯 焱，孙雯君，成永军，董 猛，宋 伊，吴成耀，刘国庭

（兰州空间技术物理研究所 真空技术与物理重点实验室，兰州 730000）

0 引言

在真空技术中，混合气体广泛应用于生物医学[1]、航天器微型推力器[2]、分压力质谱计的校准等。但是对于混合气体条件下气体分子之间的碰撞过程研究较少（平均自由程、碰撞频率等）[3]，而研究混合气体分子平均自由程在工程上有很重要的意义，如通过对克努曾数的计算从而正确判断流动状态等。相比单一气体，混合气体分子之间的碰撞除了考虑气体的稀薄程度、压力和温度等参数外，还要考虑构成混合气体的组分以及各组分的浓度、混合物中每种组分的平均分子速度随混合物的平均分子速度以及宏观速度的不断变化等[4]。所以对于混合气体条件下分子之间碰撞过程的模拟要比对单一气体的模拟更复杂。

目前大多数模拟研究是针对单一气体分子内部相互碰撞过程的，运用的方法主要是分子气体动力学。Einwohner等[5]、Dongari等[6]使用硬球模型对气体分子的平均自由程和碰撞次数等微观量进行了模拟研究。李志刚等[7]研究了气体分子与纳米粒子的碰撞过程，进一步研究了漫反射在气体分子与纳米粒子碰撞中产生的原因。何格等[8]利用Matlab对理想气体下气体的平均自由程等进行了模拟计算，并验证了其算法中速度分布遵从麦克斯韦速度分布。李海涛等[9]基于分子气体动力学方法，利用C语言自编模拟程序，对空气的平均自由程、自由程分布等进行了模拟研究。……