شبیه سازی جریان گاز اطراف اسکوپ در یک روتور سانتریفیوژ با مدل دوبعدی (r-θ) با استفاده از روش مستقیم مونت کارلو

یکی از عوامل محرک برای ایجاد جریان محوری درون روتور سانتریفیوژ به منظور افزایش عملکرد جداسازی، اسکوپ است. با توجه به قرار گرفتن اسکوپ در معرض جریان گاز با ماخ بالا، جریان دچار شوک شده و گرادیان های شدیدی در جریان اتفاق خواهد افتاد. در این پژوهش جریان گاز در اطراف اسکوپ در حالت دوبعدی (r-θ) به روش شبیه سازی مستقیم مونت کارلو (DSMC) با استفاده از حل گر dsmcFoam در فواصل مختلف اسکوپ از دیواره شبیه سازی شده است. نتایج نشان می دهد که افزایش فاصله اسکوپ از دیواره روتور و کاهش زاویه برخورد جریان گاز با اسکوپ، سبب کاهش بیشینه دما و نیروی درگ می شود. به عنوان نمونه برای روتوری با شعاع 100 میلی متر که جریان کنار دیواره آن به ماخ 5/6 می رسد افزایش فاصله اسکوپ از دیواره به میزان 31 درصد (از 8 به 5/10 میلی متر) به ازای فشار دیواره 3800 پاسکال در زاویه برخورد 85 درجه، سبب کاهش بیشینه دما به میزان 3/1 درصد (از 596 به 588 کلوین) و کاهش نیروی درگ به میزان 4/49 درصد (2412 به 1221 دین) می شود. کاهش زاویه برخورد گاز با اسکوپ به میزان 8/11 درصد (از 85 درجه به 75 درجه) به ازای فشار دیواره 3800 پاسکال در فاصله اسکوپ از دیواره برابر با 5/10 میلی متر سبب کاهش بیشینه دما به میزان 8/6 درصد (از 588 به 548 کلوین) و کاهش نیروی درگ به میزان 3/50 درصد (1552 به 771 دین) می شود.