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核科学与工程2025年第02期:激光辅助冷凝抑制的同位素分离过程气体超声速流动的理论研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:李艳霞;王振强;胡云雷;史壮壮;刘中良;

单位:北京工业大学强化传热与过程节能教育部重点实验室暨传热与能源利用北京市重点实验室;核工业理化工程研究院粒子输运与富集技术国防科技重点实验室;

摘要:超声速流动在激光辅助冷凝抑制的同位素分离(SILARC)过程中起重要作用。将氩气在锥形喷管中的超声速流动简化为理想气体的一维等熵稳定流动,理论分析了喷管内速度、比容、压力和温度随着流道截面积的变化,并给出喷管出口参数和临界参数。重点研究了喷管张角对氩气超声速流动参数的影响。分析结果表明,随着流动的进行和流通面积的增大,速度迅速增大但逐渐趋于一个定值;温度、压力、比容则不断降低,这三个参数同样存在一个极限值。锥形喷管的张角对流动参数有一定的影响,随着角度的增大,速度和马赫数不断增大,但增幅却越来越小,且速度的增长幅度远不如马赫数的增长。背压对喷管出口流量和流动参数的影响显著,当背压不超过临界压力时,出口流量始终等于临界流量,背压降低则出口速度不断升高而出口温度却持续降低。

关键词:超声速射流;;锥形喷管;;理论分析;;流动参数变化规律;;喷管张角;;出口参数

基金资助:粒子输运与富集技术全国重点实验室开放基金项目