نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 سازمان انرژی اتمی ایران

2 عضو هئیت علمی پژوهشگاه

3 عضو هیات علمی پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای

10.24200/nst.2022.1057.1713

چکیده

به منظور مدلسازی رفتار گاز درون روتور یک سانتریفیوژ گازی، یک ابزار قدرتمند مورد نیاز است که محدودیت‌های محاسباتی یک سانتریفیوژ گازی را به همراه قابلیت اعمال تمامی محرک‌ها در کل رژیم‌های جریان شکل گرفته برطرف کند. با توجه به مناسب بودن روش DSMC برای تمامی رژیم‌های ‌جریان تشکیل شده در داخل ماشین سانتریفیوژ، در این مقاله برای تحلیل عملکرد جداسازی یک ماشین سانتریفیوژ در مختصات متقارن محوری از روش DSMC استفاده شده است. به این منظور، با بهره گرفتن از یک روش چند مقیاسی CFD-MD، ابتدا ضرایب انطباق مومنتوم مورد نیاز برای استفاده از شرط مرزی سرسیگنانی-لمپیس-لرد استخراج و سپس بر اساس آن، رفتار گاز درون یک ماشین سانتریفیوژ با استفاده از روش DSMC مورد بررسی قرار گرفته است و مقدار توان جداسازی آن تعیین شده است. بر اساس مقایسه نتایج به دست آمده از شبیه‌سازی با نتایج تست تجربی، نشان داده شد که استفاده از روش ترکیبی ارائه شده در این مقاله برای تعیین مقدار ضرایب انطباق مومنتوم مورد استفاده در شرط مرزی CLL در روش DSMC، می‌تواند مقدار دقت در تعیین مقدار توان جداسازی ماشین را تا 8 درصد افزایش دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Using the molecular dynamics method of LAMMPS software in OpenFOAM open source software to analyze a gas centrifuge machine

نویسندگان [English]

  • Sadegh Yousefi-Nasab 1
  • Javad Karimi-Sabet 2
  • Jaber Safdari 3

1 Atomic Energy Organization of Iran

2 Faculty member of the research institute

3 Faculty member of the research institute

چکیده [English]

In order to modeling the gas behavior inside the rotor of a gas centrifuge, a powerful tool is needed to overcome the computational constraints of gas inside the centrifuge along with the ability to apply all drives at the all flow regimes. Due to the suitability of the DSMC method for all flow regimes formed inside the centrifuge, in this paper, the DSMC method is used to analyze the separation performance of a centrifuge in axisymmetric coordinates. For this purpose, using a multi-scale CFD-MD method, first the momentum accommodation coefficients required to use the Cercignani-Lampis-Lord boundary condition are extracted, and then, based on that, the behavior of the gas inside a centrifuge machine is investigated using the DSMC method and the amount of separation power is determined. Based on the comparison of the simulation results with the experimental test results, it was shown that using the proposed hybrid method to determine the amount of momentum accommodation coefficients used in the CLL boundary condition of the DSMC method, can increase the accuracy of determining the amount of separation power of the machine up to 8%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gas centrifuge
  • OpenFOAM
  • DSMC code
  • multi-scale method
  • molecular dynamics