شبيه‌سازي جريان گاز اطراف اسكوپ در يك روتور سانتريفيوژ با مدل دوبعدي (r-θ) با استفاده از روش مستقيم مونت‌كارلو

يكي از عوامل محرك براي ايجاد جريان محوري درون روتور سانتريفيوژ به منظور افزايش عملكرد جداسازي، اسكوپ است. با توجه به قرار گرفتن اسكوپ در معرض جريان گاز با ماخ بالا، جريان دچار شوك شده و گراديان‌هاي شديدي در جريان اتفاق خواهد افتاد. در اين پژوهش جريان گاز در اطراف اسكوپ در حالت دوبعدي (r-θ) به روش شبيه سازي مستقيم مونت‌كارلو (DSMC) با استفاده از حل گر dsmcFoam در فواصل مختلف اسكوپ از ديواره شبيه‌سازي شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه افزايش فاصله اسكوپ از ديواره روتور و كاهش زاويه برخورد جريان گاز با اسكوپ، سبب كاهش بيشينه دما و نيروي درگ مي‌شود. به‌عنوان نمونه براي روتوري با شعاع 100 ميلي متر كه جريان كنار ديواره آن به ماخ 5/6 مي رسد افزايش فاصله اسكوپ از ديواره به ميزان 31 درصد (از 8 به 5/10 ميلي‌متر) به ازاي فشار ديواره 3800 پاسكال در زاويه برخورد 85 درجه، سبب كاهش بيشينه دما به ميزان 3/1 درصد (از 596 به 588 كلوين) و كاهش نيروي درگ به ميزان 4/49 درصد (2412 به 1221 دين) مي‌شود. كاهش زاويه برخورد گاز با اسكوپ به ميزان 8/11 درصد (از 85 درجه به 75 درجه) به ازاي فشار ديواره 3800 پاسكال در فاصله اسكوپ از ديواره برابر با 5/10 ميلي‌متر سبب كاهش بيشينه دما به ميزان 8/6 درصد (از 588 به 548 كلوين) و كاهش نيروي درگ به ميزان 3/50 درصد (1552 به 771 دين) مي‌شود.