مطالعه پارامترهای عملیاتی درون سانتریفیوژ گازی با استفاده از روش عددی در نرم‌افزار openfoam

برای افزایش عملکرد یک سانتریفیوژ گازی که در صنعت غنی سازی اورانیم استفاده می‌ شود، میدان جریان گاز درون آن بررسی و شبیه‌ سازی می گردد. در این مطالعه، برای شبیه‌ سازی جریان گاز درون روتور از روش دقیق و کامل معادلات ناویراستوکس با استفاده از روش cfd بهره‌گیری شده است. برای استفاده از روش cfd، برای اولین بار یک حلگر ضمنی کوپل‌ شده و بر مبنای چگالی در نرم افزار اپن فوم (openfoam) توسعه داده شد که از آن برای شبیه‌ سازی جریان گاز درون روتور استفاده گردید. در یک روتور نمونه، توان جداسازی با تنظیم پارامترهای دبی خوراک، فشار دیواره، گرادیان دمای دیواره و نیروی درگ اسکوپ بهبود یافت. بررسی نتایج نشان داد کمیت های عملیاتی مقدار بهینه‌ ای دارند که در آن مقدار بهینه، توان جداسازی بیشینه شده است. برای رسیدن روتور مدل به بیشینه توان جداسازی 12.87 کیلوگرم سو 6‌uf بر سال، شرایط بهینه روتور در دبی خوراک 90 گرم بر ساعت، فشار دیواره 44 تور، گرادیان دمای 25 کلوین و نیروی درگ 1557 دین تعیین شد. با انجام این مطالعه گام مهمی در ارتقا عملکرد جداسازی سانتریفیوژ برداشته شده است.

Parametric studies for a gas centrifuge using numerical method in OpenFOAM

In order to increase the performance of a gas centrifuge used in the uranium enrichment industry, the gas flow field inside it is studied and simulated. In the present work, the full NavierStokes equations using the CFD method are used to simulate the gas flow inside the rotor. For the CFD method, a densitybased implicit coupling solver was developed in OpenFOAM software, which was used to simulate the gas flow inside the rotor. The separation power was improved in a sample rotor by adjusting feed flow parameters, wall pressure, wall temperature gradient, and scoop drag force. The results show that the process variable had an optimal value in which the separation power is maximum. In order to achieve the maximum separation power of 12.87 kg UF6 SWU/year, the optimum rotor conditions were determined at a feed rate of 90 g/h, wall pressure of 44 torr, the temperature gradient of 25 K, and drag force of 1557 dyne. This study can be considered an important step in improving the performance of centrifuge separation.