气体离心机二维供料射流的数值研究

为研究供料射流对气体离心机内部环流的影响,采用计算流体力学(CFD)方法模拟气体离心机二维轴对称供料射流流场,利用得到的流场数据对离心机环流的供料边界条件进行修正,得到了在考虑供料射流影响下,离心机环流的流场分布.在射流流场的数值模拟中,采用有限体积法离散旋转圆柱坐标系下的Navier-Stokes(N-S)方程组,使用隐式二阶迎风格式迭代求解.利用有限差分法求解二维轴对称线性化的无量纲离心机流体动力学方程组,求解得到了供料射流修正后的离心机环流流场分布.计算结果表明:供料射流对离心机环流有较大影响,利用供料射流流场的结果对环流计算进行修正是可行的,可以模拟更接近实际的离心机的内部环流.     

气体离心机供料射流的DSMC模拟

为研究气体离心机中供料射流对环流的影响,采用直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法对径向射流的流动结构进行模拟。通过选择适当的边界条件和分子碰撞模型,得到了不同供料条件下的二维径向供料射流的流动分布图像,捕捉到了供料射流的波系结构,获得了流动参数分布。对计算结果分析可知：在靠近径向外边界处,流动参数存在明显的峰;供料气体速度越高,对离心机内部流场影响越大;除速度、密度、压强等流动参数外,供料射流对温度分布也有较大影响,出流边界处的温度可升至平均温度的两倍左右,对离心机分离性能有较大影响。     

Si同位素分离单机供料流量的优化

介绍了二元和多组分同位素混合物的分离功率表达式。以SiHCl3（硅氯仿）为工作气体,在分离装置上进行单机分离实验,得到了供料流量与各分离性能参数之间的关系。结果表明,当供料流量在20克每小时附近时,单机分离性能最佳。     

供料位置对离心机供料射流流场影响的数值模拟

为研究供料口位置对离心机供料射流流场的影响,采用直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方法对离心机中心射流区域进行模拟。选择Iguassu离心机模型和变径硬球碰撞模型,得到了不同的轴向和径向供料位置下径向供料模型的供料射流流场参数分布情况。通过对模拟结果进行分析可得：在径向供料条件下,供料口附近区域的流场受供料条件的影响显著。由于供料射流的膨胀作用,导致了供料口附近低温区的出现。在靠近出流边界处,由于较高的角向速度,形成较大的压力梯度,使气体的径向速度降低,导致温度明显升高。轴向位置的变化导致流体参数的轴向平移。而随着供料口径向位置的增大,供料口附近的膨胀范围减小,低温区减弱,即该区域的最低温度升高。而近出流边界处,随供料口径向位置的增大,温度相应降低,径向速度同时降低。     

波纹管对气体离心机流场影响的数值研究

波纹管是超临界气体离心机的核心部件,可改变转子流场的空间结构.为了研究波纹管对气体离心机流场的影响,在单向关联水力学模型和Iguassu离心机模型基础上,在交错网格上离散二维N-S方程组,并使用同伦算法和牛顿迭代法求解,对包含内、外波纹管的流场分别进行数值模拟.结果表明,外波纹管对环流几乎没有影响,但在不改变贫取料压强...     

气体离心机贫料挡板结构参数优化的数值研究

采用有限差分方法离散线性化的Navier-Stokes方程组,并用追赶法求解线性代数方程组,得到了离心机内部流场分布。采用改进的径向平均法求解丰度方程,得到单机分离功率的数值结果。以分离功率为目标函数,选用序列二次规划算法,结合iSight软件的优化功能对离心机贫料挡板的结构参数进行优化计算。计算结果表明：针对特定离心机模型,贫料挡板结构参数优化后可以改善内部环流,提高分离功率3.93%;离心机内部流场对挡板结构参数的变化响应敏感,其机理复杂,有待深入研究。     

气体离心机非线性流场计算与分离性能研究

为更好地分析挡板与取料器对分离性能的影响,计算并分析离心机内部非线性流场非常必要。本文使用有限差分法对离心机内部强旋流场进行计算,采用参数优化的下降牛顿法求解非线性稳态Navier-Stokes流体方程组,计算模型为Iguassu模型。得到离心机流场结果后,用非线性丰度方程组数值求解来分析离心机的分离性能。驱动参数对分离性能的影响分析及线性与非线性解的比较再次表明了非线性流场计算的必要性。从贫料挡板附近内部流场能明显看出线性解与非线性解的区别,而这也造成了分离性能的差距。     

离心机分离功率的影响因素

目前，稳定同位素的大量需求和广泛应用极大地推动了离心分离技术的快速发展。本文通过价值函数和分离功率的统一表达式，推导出用全分离系数、供料量、分流比和供料丰度表示的分离功率的表达式。在推导的过程中，对全分离系数、供料量、分流比和供料丰度各个因素没有任何的限制条件，其适用的范围更广泛。同时，应用分离功率的一般表达式，分析了各个因素对分离功率的影响。     

气体离心机流场模拟中源汇的耦合

用源汇模拟同位素分离气体离心机流场的供取料驱动和机械驱动是离心机流场计算中的方法之一。通过重新推导流体动力学方程组中的源汇表达式,得到不同的表达式。推导出的表达式反映了源汇之间的互相关联以及流场与源汇之间的互相影响,即源汇耦合,这些在以往的计算过程中均被忽略。由于考虑了源汇耦合,使得计算过程中部分源汇成为未知量,需在流场求解过程中予以确定。通过比较有无考虑源汇耦合计算得到的离心机流场可知,不考虑源汇耦合得到的结果虽能反映出分离室中流动基本规律,但数值上存在差异,得到的分离功也有较大差别。因此,计算过程中应考虑源汇的耦合。     

离心机流场非稳态过程的初步数值模拟

摘要：从非稳态线性离心机流场运动方程出发，利用有限体积法，采用交错网格得到离散方程。通过数值求解得到了存在温度驱动情况下，离心机内形成小扰动流场的过程。从形成小扰动流场的非稳态过程可以看出扰动流场在开始和稳定阶段的影响因素不同，从温度引起的轴向压强的不平衡引起流动逐渐过渡到压强分布不同而引起的轴向环流。数值模拟为更好地研究离心机内流场的非稳态过程提供了依据。     

用薄层模型求解离心机流场的端盖边界条件

文章分析用Onsager的薄层模型研究离心机中流场时,端盖边界条件的不同对流场求解的影响。端盖边界条件可有两种形式,一种由分析端盖上水平Ekman边界层得到(称为原始形式),另一种由对原始形式求导后得到(称为导数形式)。目前使用的是导数形式。然而,求导运算损失了原始形式边界条件中包含的部分信息,并复杂化了边界条件。在端盖上分别有热驱动、供取料情况下,分别对流场进行求解来分析两种形式边界条件的差别。结果表明,使用不同形式的边界条件所得流场总体上不同,为避免导数形式中的信息损失,建议使用原始形式。     

单机运行工况对多组分同位素分离级联结构参数的影响

大分离系数情况下的多组分同位素级联的设计和优化可以准理想级联为模型。已知目标组分的精料、贫料丰度及基本参量,可确定准理想级联的结构。除级联本身的参数外,组成级联的单机运行工况也是影响级联分离性能的重要因素。通过利用基本全分离系数作为中间量,理论推导了在分离多组分同位素时,单机运行工况对级联结构及分离性能的影响。同时针对Xe中间组分的分离,采用单纯形法对其优化,研究了单机运行工况对最佳级联的结构参数及最小装机量的影响,进而确定了级联分离Xe中间组分的最佳单机运行工况。     

离心法分离锇同位素的试验研究

对天然锇同位素进行了离心分离。选择()sO4作为工作介质，以单机分离实验结果证实了γij=γ0^△Aij关系式，拟合出实际的γ0。在此基础上通过四台级联分离实验得到了^192Os丰度大于99％的OsO4。