УДК 621.039.31

К. В. Звонарев, В. Д. Селезнев, В. И. Токманцев, Ю. В. Абрамов

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА МЕЖДУ СВЕРХЗВУКОВЫМ ПОТОКОМ И НЕПОДВИЖНЫМ ТЕЛОМ В ГАЗОВОЙ ЦЕНТРИФУГЕ

Проведены сравнительные расчеты теплообмена при сверхзвуковом обтекании газообразным UF6 неподвижного 
цилиндрического тела внутри вращающегося ротора газовой центрифуги. Обнаружено, что интегральный тепловой 
поток от газа к телу, рассчитанный с помощью программного комплекса ANSYS-CFX в рамках модели сплошной среды, 
существенно меньше теплового потока, вычисленного методом прямого статистического моделирования Монте-Карло. 
Оценки показывают, что в рассматриваемых условиях пограничный слой на поверхности тела не успевает 
сформироваться и имеет толщину порядка длины свободного пробега газовых молекул, поэтому использование 
методов механики сплошных сред в этой области некорректно. Напротив, метод прямого статистического 
моделирования позволяет учесть непосредственное взаимодействие молекул газа с поверхностью обтекаемого тела 
и получить более корректные результаты.

Ключевые слова: газовая центрифуга, ANSYS-CFX, метод Монте-Карло, теплообмен, сверхзвуковое обтекание.

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования 
"Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина". Россия, 620002, 
г. Екатеринбург, ул. Мира, 19; э-почта: tvi@dpt.ustu.ru. Поступила 13.04.2012.