多元分离矩形级联最佳供料位置的确定

多元同位素分离理论是稳定同位素分离的理论基础。矩形级联具有机器种类少，连接简单等特点，适合分离种类多，小规模生产的稳定同位素。用矩形级联分离多元同位素，在外界参数不变的情况下，改变供料位置，目标同位素的产品丰度有较大差别，这就要求选择最佳供料位置使产品丰度最高。从推导二元小分离系数短矩形级联的最佳供料位置出发，分析了当分离系数增大及级联加长时供料位置的变化趋势，并通过求解非定常态多元分离级联丰度非线性方程组，得出多元分离的最佳供料位置的变化趋势及最佳供料级入口丰度和供料丰度之间的关系     

分离级联中出现峰值组分的质量与平均质量的关系

为了获得所需丰度的同位素，需要将多个分离单元联结成级联。因而必须对多元同位素混合物在级联中的分离情况进行深入研究。假定分离系数小，从多组分级联输运方程出发，利用全分离系数与不同组分质量差的关系，导出了在级联中某组分丰度出现峰值处该组分质量与平均质量的关系。并对级联中分离单元的分离情况进行了分析。得出以下结论：在级联分离多组分同位素混合物的过程中，当某一组分的丰度在级联中出现峰值，其质量等于此处平均质量（略有偏移），以上结论是在小分离系数的条件下得到的，对于大分离系数的情况也有参考价值     

离心级联基本全分离因子的计算与分析

离心级联分离多组分稳定同位素可以用一组含有单位相对分子质量差下的基本全分离系数的方程表示。通过对不同形式的离心级联进行丰度计算,得到任意两种组分间的全分离因子与它们的相对分子质量之差成指数关系。对矩形级联中各种参数,如级联分流比、供料丰度、以及单机的基本全分离因子等,对于级联的基本全分离因子的影响进行了详细的讨论,得到了级联基本全分离因子同各种参数的关系曲线,确定了基本全分离因子为影响级联分离性能的重要参数之一。     

离心级联供料扰动过程中丰度分布的数值模拟

为了得到离心级联流体状态变化时同位素丰度分布情况,建立了丰度变化下的动态数学模型,与水力学数值模拟进行耦合,利用Q迭代算法求解了动态丰度方程。Xe分离数值模拟结果表明,该模型和算法可以有效求解离心级联动态丰度分布。在扰动幅度和持续时间都相同的情况下,丰度的变化与该组分在同位素中的位置、距离扰动级的位置、机器滞留量以及稳态下丰度的分布情况都密切相关。研究结果可供实际同位素生产中参数分析和调整时参考。     

离心级联供料扰动过程中丰度分布的数值模拟

为了得到离心级联流体状态变化时同位素丰度分布情况,建立了丰度变化下的动态数学模型,与水力学数值模拟进行耦合,利用Q迭代算法求解了动态丰度方程。Xe分离数值模拟结果表明,该模型和算法可以有效求解离心级联动态丰度分布。在扰动幅度和持续时间都相同的情况下,丰度的变化与该组分在同位素中的位置、距离扰动级的位置、机器滞留量以及稳态下丰度的分布情况都密切相关。研究结果对于实际同位素生产中参数分析和调整具有参考价值。     

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。     

多组分同位素离心分离的简化计算

本文从多组分同位素的扩散方程出发，推导了多组分同位素离心分离径向平均丰度的丰度方程。用迭代法结合流场近似解数值模拟了４组分同位素ＵＦ６和ＳＦ６的丰度分布，并估算了同位素单位摩尔质量差下的全分离系数。同时还分析了同位素间相对全分离系数与其摩尔质量差的关系及离心机流场近似解中一些参数的取值问题。     

高丰度硅-28同位素的分离技术

同位素纯硅片具有特殊的物理性质,在信息技术领域有着非常广阔的应用前景。为获得高丰度28Si,利用国产的高速气体离心机,选择SiF4作为分离的工作介质,对硅同位素进行了离心分离实验。通过单机分离实验,调整气体离心机的有关参数,摸索出适合级联分离的单机参数,同时得到气体离心机分离硅同位素的单位质量数的全分离系数γ0。利用由4台离心机组成的级联,经过6个阶段的分离,得到了28Si丰度达到99.5%的样品。实验结果表明,离心法分离硅同位素是完全可行的。     

考虑轻杂质时离心级联中组分分布的数值模拟

为了清楚地了解离心机级联中轻杂质的传播与分布,对利用离心法获取同位素过程中存在的轻杂质问题进行了数值模拟。根据实际的物理过程,建立了新的质量损失模型及轻杂质(HF)产生模型。数值模拟中将反映物质守恒的微分方程进行差分处理,以W F6为工作介质,考虑腐蚀损耗、供料中的轻杂质及离心机级联系统漏率,求解差分方程组,得到了离心级联中各组分的丰度分布,并与旧的模型进行了比较。数值计算结果显示新模型得到的轻杂质丰度在精料端的积累量远高于旧模型,理论上该模型能够更准确地反映离心级联中轻杂质传播与分布情况。     

精馏与化学交换法分离硼同位素的数学模型及优化

采用精馏与化学交换法，针对三氟化硼-苯甲醚分离体系，研究了硼同位素分离生产过程的特点，建立了分离过程的稳态数学模型，并利用Matlab程序进行模型求解，同时对操作参量进行优化，得到了不同分离要求的优化参量和操作条件对化学交换过程中理论塔板数的影响以及丰度的分布，该教学模型可以指导工艺设备的改进和优化，为下一步的放大和操作过程提供了理论依据．     

多组分气体离心分离级联的解析优化

为降低级联的建设和运行成本,使设计总流量较小,提出了一种多组分分离级联的一维解析优化方法。应用匹配丰度级联理论的基本原理,计算了不同关键相对分子质量下的级联,分析了级联参数的变化。在匹配丰度级联中,关键相对分子质量是两个关键组分相对分子质量的平均值。得到一种通过调整关键相对分子质量和级联的级数以得到总流量较小级联的解析计算方法。用这种方法,设计了一个分离28S i的级联,并将此结果和文献中的结果进行了比较。该方法得到的级联总流量接近最小值,计算量很小,可以用于多组分分离的优化设计。     

离心级联的流体状态模拟

离心级联的流体状态是影响级联分离效果的重要因素。为了得到满足水力学要求的级联设计参数,在原有的离心级联水力学暂态流模型的基础上,对阀门的计算方法进行了改进,并且添加了管道流量(或压强)自动调节器模型,使级联可以根据设计要求对水力学状态进行自动调节。数值计算的结果表明,该方法可以得到满足水力学要求的级联设计参数,简化了级联水力学状态的调整过程。由此得到的级联的各设计参数可以作为实际级联的调整和设计的参考依据。     

离心级联全分离因子的实验数据分析

在离心级联分离多组分稳定同位素过程中,找出组分间的全分离因子同它们的相对分子质量差之间存在的确定性关系,有利于级联的分离计算和实验研究。建立了实验数据可靠性分析原则,确定了符合实验条件的数据;得到在定常态下短离心级联中,任意组分间的全分离因子与其组分间的相对分子质量之差存在指数关系。应用所建立的级联全分离因子关系式,对文献中发表的离心级联分离稳定同位素的实验数据进行了分析研究和补全工作。     

叶片弯曲对压气机叶栅损失与速度的影响

进行了带尾板的由常规直叶片、正倾斜叶片、正弯曲叶片、反弯曲叶片、S形叶片组成的5种矩型压气机叶栅在低速风洞上的实验研究，测量了叶栅出口流场，分析了零冲角下不同叶片弯曲形式对叶栅出口总压损失分布情况和主流速度的影响．结果表明，弯曲叶片对压气机叶栅出口流场有很大的影响，正弯曲叶栅可以降低叶栅的端壁损失，反弯曲叶栅加大了角区分离，恶化了两端区流动，总损失高于直叶栅．     

透平平面叶栅大负攻角分离流的研究

为了研究透平叶栅大负攻角分离流动的性质,在平面叶栅风洞上对叶栅流道内部及出口半叶高处的流场作了细致的测量,并测得了相应叶高处的叶型表面静压分布。用流动显示方法确定了叶型压力面上的分离区,初步拟出了分离流流型,并用二维时间推进法计算了无分离及有分离时的流场,得到了与实测值较为吻合的叶型表面静压分布及其它流动参数的分布。     

恒定有压扩散流的大涡模拟

采用大涡模拟（LES）方法对恒定有压扩散流进行了数值模拟，对大尺度漩涡直接求解Navier-Stokes方程，小尺度漩涡采用标准Smagorinsky亚格子模型模拟．针对不同雷诺数下扩散段内的水流进行数值模拟，得到了各雷诺数流动时的时均速度场，分析了不同流态下扩散段内恒定有压扩散流时均流动特性．通过对不同流态下扩散段内连续瞬态流场的分析，探讨了不同雷诺数流动时扩散段内瞬态流场结构特点以及分离区内漩涡的变化规律，指出在恒定流状态下扩散段内存在流动的局部不稳态现象（主流的非周期性摆动），并对此现象进行分析．计算结果和试验结果吻合较好．