نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• صبا باصیری ¹
• سید جابر صفدری ²
• سید محمد قریشی ³
• صادق یوسفی نسب ⁴

¹ کارشناس شبیه سازی و دینامیک سیالات

² عضو هیات علمی پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای

³ عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده مهندسی شیمی، اصفهان، ایران

⁴ سازمان انرژی اتمی ایران

چکیده

در این مقاله به شبیه‌سازی سه بُعدی اسکوپ درون روتور یک ماشین سانتریفیوژ گازی پرداخته شده است. شکل هندسی اسکوپ درون ماشین سانتریفیوژ، سه بُعدی و انحنادار می‌باشد، در نتیجه جهت تحلیل رفتار صحیح جریان اطراف اسکوپ، شبیه‌سازی سه بُعدی ضرورت دارد. به همین منظور با استفاده از نتایج این شبیه‌سازی، جریان اطراف دو اسکوپ محصول و پسماند به صورت سه بُعدی مورد بررسی قرار گرفته است. با مقایسه بین نتایج شرایط عملیاتی فشار و دما، حاصل از شبیه‌سازی در ناحیه اسکوپ محصول و پسماند، مشاهده گردید که این مقادیر با فاصله اسکوپ از دیواره رابطه مستقیم دارند و مقادیر نیروی درگ در این دو ناحیه دارای اختلاف می‌باشند. بر اساس بررسی‌های صورت گرفته، دلایل اختلاف مقادیر نیروی درگ در نواحی اسکوپ محصول و پسماند؛ اثرات فشار، دما و سرعت مولکول‌های گاز است، که برآیند این اثرات به صورت مستقیم بر ضرایب انطباق ممنتوم و بر میزان اختلاف سرعت چرخشی سیال اطراف اسکوپ (محصول یا پسماند) و اسکوپ به ازای ارتفاع ((du_Ѳ)/dz)، تاثیر گذار می‌باشد. همچنین بر اساس نتایج به دست آمده، نیروی درگ اسکوپ محصول برابر با 2140 دین و مقدار نیروی درگ اسکوپ پسماند برابر با 1860 دین تعیین شدند.

کلیدواژه‌ها

• ماشین سانتریفیوژ
• محرک اسکوپ
• OpenFOAM
• حلگر dsmcFOAM. شبیه‌سازی سه بُعدی

موضوعات

• ابزارهای مرتبط با علم و فناوری هسته‌ای

عنوان مقاله [English]

Investigation the effective factors on the forces acting on the scoop in a gas centrifuge machine in three-dimensional conditions with the DSMC method

نویسندگان [English]

• Saba Basiri ¹
• Sayed Jaber Safdari ²
• Sayed Mohhamad Ghoreshi ³
• Sadegh Yousefi-Nasab ⁴

¹ Simulation and fluid dynamics expert

² Member of the scientific faculty of the Research Institute of Nuclear Sciences and Technologies,Tehean, Iran

³ Faculty member of Isfahan University of Technology, Department of Chemical Engineering, Isfahan, Iran

⁴ Atomic Energy Organization of Iran

چکیده [English]

In this article, the three-dimensional simulation of the scoop inside the rotor of a gas centrifuge machine is discussed. The geometrical shape of the scoop inside the centrifuge machine is 3D and curved, as a result, 3D simulation is necessary to analyze the proper flow behavior around the scoop. For this purpose, using the results of this simulation, the flow around the product and waste scoops has been investigated in three dimensions. By comparing the results of operating conditions of pressure and temperature, as a result of simulation in the scoop area of the product and waste, it was observed that these values have a direct relationship with the distance of the scoop from the wall and the values of the drag force in these two areas have differences. Based on the investigations, the reasons for the difference in the drag force values in the product and waste scoop areas are the effects of pressure, temperature and velocity of gas molecules that the result of these effects directly effect on the coefficients of adaptation of momentum and on the difference in rotational velocity of the fluid around the scoop (product or waste) and the scoop per height (duѲ/dz).

کلیدواژه‌ها [English]

• Centrifuge machine
• Scoop drive
• OpenFOAM
• dsmcFOAM solver
• 3D simulation