بررسی تغییرات غلظت اجزای یک مخلوط گاز سه جزیی در جهت شعاعی و محوری در داخل یک ماشین سانتریفوژ گازی در شرایط «جریان برگشت کامل» با استفاده از روش شبیه سازی مستقیم مونت کارلو

این مقاله با بهره­گیری از یک روش جدید شبکه­بندی ترکیبی در مختصات متقارن محوری، یک حل­کننده­ی غلظت چند جزیی- شبیه­سازی مستقیم مونت­کارلو (MCC-DSMC) معرفی می­کند که با استفاده از آن تغییرات جریان و غلظت در داخل یک سانتریفوژ در حالت گردش صلب برای مدل­های کروی سخت و نرم تغییرپذیر و برای مخلوط گازهای هیدروژن، آرگون و کریپتون بررسی شد. یافته­ها حاکی از آن است که دو مدل برخورد دارای انطباق بالایی نسبت به یک­دیگر هستند ولی نتیجه­های آن­ها با نتیجه­های حل تحلیلی به دست آمده از تابع توزیع بولتزمن دارای مقداری اختلاف است. هم­چنین نتیجه­ها نشان می­دهند که با حضور مخلوط چند گاز در داخل یک سانتریفوژ، چند لایه­بندی­ شعاعی از جریان گازها درون روتور شکل می­گیرد به گونه­ای که سنگین­ترین گاز در لایه­ی کناری دیواره، سبک­ترین گاز در لایه­ای نزدیک محور روتور و گازهای با جرم مولکولی متوسط در لایه­ای مابین این دو قرار می­گیرند. هم­چنین در این پژوهش تاثیر محرک­های گرمایی روتور در ایجاد یک جریان محوری (برگشت کامل) و تغییرات محوری غلظت اجزا در جهت محوری با استفاده از روش شبیه­سازی مستقیم مونت­کارلو مورد بررسی قرار گرفت درحالی­که بررسی آن با استفاده از حل تحلیلی تابع توزیع بولتزمن امکان­پذیر نیست.