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。

高速气体离心机取料器能耗试验研究

为分析Y 1型气体离心机轻、重组分取料器的能耗 ,提出了以单回路模拟双回路的试验方法 ,同时为保证测量精度 ,改进了测量装置。试验表明 ,单回路试验法进行能耗研究是可靠的 ,试验结果为强旋流场中理论模型的修正、流场计算和离心机取料器的优化设计提供了必要数据。

“单回路”法及其在高速气体离心机取料器能耗测量上的应用

取料器能耗直接影响离心机的使用寿命和经济性,一直是国内外的研究热点和难点。而实际离心机中,取料器能耗混在整机能耗中,不能直接测量。为分离出Y 2型气体离心机轻、重组分取料器的能耗,提出了以"单回路"模拟双回路的试验方法,在实际离心机上进行改造,模拟实际运行工况,进行能耗实时测量;同时,为保证测量精度,引入微机数据自动采集系统,改进了测量装置。试验表明:"单回路"试验法进行能耗测量是可靠的,试验结果为强旋流场中理论模型的修正、流场计算和离心机取料器的优化设计提供了必要数据,该方法对其他类型离心机的优化设计也有很大的参考价值。

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。

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的情况下,为避免UF_(6)气体发生冷凝,其允许径向凹陷深度很小。而内波纹管会对环流产生阻碍作用,导致分离性能下降,其径向凸起高度是影响分离性能的主要因素;在贫取料压强一定的情况下,径向凸起高度越大,分流比越低,分离性能越低。在设计含内波纹管的超临界气体离心机的过程中,应选择合适的内波纹管径向凸起高度,既要尽量减少分离功率的损失,又要保证能够在安全工况下达到合适的分流比。

气体离心机支臂附近流场的数值研究

为研究气体离心机中取料支臂附近的流动状况,采用矢量分裂的有限体积法求解不同出流条件下的Euler方程。为了更好的捕捉激波,计算中采用二阶TVD(totalvariationdiminishing)原理。将支臂外部和内部的流动结合起来进行计算,主要讨论不同的工作状况是如何影响流场,特别是如何影响激波形状的。计算得到了不同工况下的流场分布图像。计算结果表明:不同的工况对流场的分布有很大的影响。当没有取料时,支臂前方形成强的脱体激波;随着背压的减小,激波的位置将向下游移动,在取料管内部形成激波;最终激波将在流场内消失,转变成弱的附着激波。

气体离心机供料射流的三维数值模拟

通过使用有限体积法和隐式二阶迎风格式求解了三维Navier-Stokes方程组,研究了气体离心机内部供料射流。得到不同供料压强条件下供料射流流场的三维分布,数值模拟结果表明:供料射流对离心机内部流场的影响随供料压强的增大而增大;当供料压强为3 kPa时,Mach盘出现在无量纲半径0.81处。由于强旋条件下的供料射流结构较为复杂,实际供料流动情况与均匀供料假设存在较大差异,因此根据射流流场分布对环流计算边界条件进行修正,将更准确地评估离心机分离性能。

气体离心机单纯轴向流型下的基本全分离系数

通过推导并求解双组分同位素单位摩尔质量差任意丰度的气体离心机平均径向法丰度方程,得到任意丰度下基本全分离系数的表示式。假设流场为单纯轴向流型,求解出流场解析解,该解适合任意量纲一参量A2值。算例给出了任意A2值下的单纯轴向流型流场的一些流动特性,如速度、轴向质量通量及流型效率的分布。并在此流场模型下讨论了一些参量对基本全分离系数γ0的影响,γ0随供料量F增加而减小,随气体密度和扩散系数的乘积的增加而增大,在A2为5～6时存在最大值。

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。

基于径向平均法的离心机过渡过程的丰度方程

分析气体离心机动态过程中的分离情况需要描述动态过程物质输运的丰度方程。为避免大量数值计算,方程最好简单且能够反映关键的分离过程。基于径向平均法,从非平衡态物质输运方程推导描述离心机过渡过程中丰度轴向分布的微分方程。应用变密度等温刚体模型和单纯轴向流假设,对丰度方程进一步简化和分析。简化方程解决了由变密度等温刚体模型引入的各组分弥散质量源汇问题,从而使丰度方程能够被求解。

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。

德巴之间离心机部件出口控制的主要问题

[美国《核燃料》1994年6月20日报道] 一批预定发往巴基斯坦的气体离心机部件的预制件被德国海关当局没收,已导致对未来的核出口控制可能产生深远影响的调查。 根据德国司法部门批准窃听所得的信息,隶属于联邦财政部的海关打击犯罪局(ZKA)。

俄乌拉尔电化学综合厂将安装新型离心机

【英国《国际核工程》网站2017年10月4日报道】俄罗斯乌拉尔电化学综合厂（UEIP）总经理亚历山大·贝洛索夫2017年9月29日宣布，乌拉尔2018年将开始安装新一代先进气体离心机——第九代加离心机。

首个第九代+离心机级联在俄电化学厂提前投运

【俄罗斯国家原子能集团公司网站2022年4月19日报道】俄罗斯电化学厂(ECP)首个第九代+气体离心机级联近日提前投运。作为铀浓缩车间产能升级计划的组成部分,电化学厂2019年启动了最新一代气体离心机主要工艺设备的安装工作。

美核管会完成离心铀浓缩示范级联退役计划环境评价

美国核管会(NRC)已完成森图斯能源公司(Centrus Energy)提交的离心铀浓缩示范级联设施退役计划的最终环境评价,确认该设施的退役不会产生不可忽视的环境影响。这座设施位于俄亥俄州派克顿(Piketon)朴次茅斯(Portsmouth)气体扩散厂,旨在示范拟用于建设一座商业规模离心铀浓缩厂的气体离心机的性能。这座原型设施于2006年8月投入运行。2016年初,森图斯宣布已使用全规模的120台离心机成功完成为期三年的示范,证明了这种离心机在实际工况下的长期性能及其可靠性。

转速对取料支臂功耗影响的数值研究

取料支臂是气体离心机内部重要的元件之一,为研究转速对取料支臂功耗的影响,采用有限体积法求解三维Navier-Stokes方程,得到了不同转速条件下取料支臂附近高超声速流场的分布,并计算得到了取料支臂的激波功耗和摩擦功耗。对支臂功耗随转速变化规律的分析表明:在滞留量和支臂位置不变的条件下,支臂功耗随转速的升高呈先增大后减小的趋势;而在侧壁压强和支臂位置不变的条件下,支臂功耗随转速的升高呈减小的趋势。