بررسی عوامل موثر بر نیروهای وارده بر اسکوپ در یک ماشین سانتریفیوژ گازی در شرایط سه بعدی با روش dsmc

در این مقاله به شبیه‌ سازی 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 شبیه ‌سازی 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 می ‌باشند. بر اساس بررسی ‌های صورت گرفته، دلایل اختلاف مقادیر نیروی درگ در نواحی اسکوپ محصول و پسماند؛ اثرات فشار، دما و سرعت مولکول‌ های 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 ، تاثیرگذار می‌ باشد. هم‌ چنین 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.

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

this article presents a simulation of a scoop inside the rotor of a gas centrifuge machine in three dimensions. the scoop inside the centrifuge machine is 3d and curved in shape. therefore, a 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. as a result of simulation in the scoop area of the waste and product under operating conditions of pressure and temperature, it was observed that the values of these forces are directly related to the distance between the scoop and the wall, and the drag force values differ between these two areas. according to the investigations, the differences in drag force values between product and waste scoop areas can be explained by the effects of pressure, temperature, and velocity of gas molecules. there is a direct relationship between these effects and the coefficients of adaptation of momentum as well as the difference between the rotational velocity of the fluid around the scoop and the rotational velocity of the scoop per height (duѳ/dz).