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离心分离铀同位素时,当轻杂质浓缩到一定程度不可忽视时,离心机单机流场的计算用单一气体模型就不再准确,有必要采用双组分气体的流动模型。该文首先在定常轴对称的条件下,采用混合气体加扩散的方法,建立了双组分气体的流体动力学方程,并对物性系数进行了分析和合理的简化。然后,对方程进行无量纲化和积分法离散,并采用牛顿迭代法进行求解。
该文以UF6、N,的混合气体为研究对象,对无供取料和有供取料两种情况,分别建立了求解的定解条件,边界条件以及数值计算条件,并进行了数值求解,对数值计算的结果进行了分析和研究。对无供取料的情况,研究了转速、温度驱动等参数对流场和丰度场的影响,数值研究表明,高转速下UF6、N2之间的分离以径向为主,分离强烈,环流对丰度场的影响不大。对有供取料的情况,研究了中心供料和下端盖供料两种供料模型,数值研究表明,供料口的选取对分离的影响很大。不同的供料模型下,进一步研究了供料量、分流比、取料位置、温度驱动等参数对流场和丰度场的影响,探讨了有利于去除轻杂质N,的因素。