同位素生产专用设备中气流输运部件内、外流场特性研究

作者：赵君; 马元宏; 王宏伟

来源：同位素, 2021, 34(01): 38-45.

• 同位素生产
• 气流输运部件
• 流场
• 能耗
• 涡结构

为了研究同位素生产专用设备内部气流输运部件内、外流流场条件,从而计算出专用设备内部气流输运部件(也称为变直径管)能耗,开展了气流输运部件内部、外部流场特性的数值模拟和风洞试验研究。首先采用压力修正的方法对气流输运部件内部流场进行了数值计算,得到了气流输运部件内部气流的速度分布和压力分布云图,发现在其变径区域气流速度发生较大变化,同时与壁面发生作用。气流输运部件设计了变径部分后,整体能耗减小约30%～50%。同时在高超声速风洞中采用瞬态纹影和粒子图像测速(PIV)试验技术对气流输运部件的外部激波、涡结构、速度分布开展了流动显示和定量测量分析,实验结果显示,气流输运部件的头部激波为典型的曲线激波,对气流输运部件头部进行切角处理,在目前研究范围内,激波形式不会发生大的变化,但其附近产生的涡结构形态会发生较大变化,涡量明显减小,且涡结构更加贴近壁面。代入测得速度分布计算,进行头部切角处理后,气流输运部件的能耗较不进行切角处理时减小15%～20%,可以在专用设备中使用。

• 单位
  中国航天空气动力技术研究院; 核工业理化工程研究院