• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
28.04.2023
ПНИПУ
463

Защитить авиадвигатели от поломки поможет математическая модель Пермского Политеха

4.4

При перекачивании топлива через двигатель самолета в жидкости образуются пузырьки (пустоты). Схлопываясь, они высвобождают большое количество энергии и могут вызвать поломку системы. Защитить двигатели от подобных проблем поможет числовая модель, разработанная учеными Пермского Политеха. Применение модели на отечественных авиастроительных предприятиях позволит конструировать более надежные двигатели без дополнительных затрат на натурные испытания.

Защитить авиадвигатели от поломки поможет матмодель Пермского Политеха
Защитить авиадвигатели от поломки поможет матмодель Пермского Политеха / ©Getty images / Автор: Ирина Мельникова

Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». «Слабое звено» гидравлических систем – это насосы и двигатели. Именно в них чаще всего происходят поломки, из-за чего вся система перестает работать. Они должны обеспечивать заданные давление и производительность при минимальном весе и габаритах, максимальном коэффициенте полезного действия, минимальной трудоемкости изготовления, простоте обслуживания, надежности работы в эксплуатационных условиях, большом ресурсе.

Наилучшим образом этим требованиям удовлетворяют шестеренные насосы. Они имеют бесспорные преимущества по сравнению с другими типами насосов по простоте, весовым характеристикам, дешевизне и надежности. Благодаря этому шестеренные насосы получили широкое применение в различных отраслях промышленности, например, в гидравлических системах управления самолетом.

«Шестеренный насос — гидромеханический агрегат. Чтобы он исправно функционировал, абсолютное давление на входе в рабочее колесо насоса должно превышать величину упругости насыщенных паров перекачиваемой жидкости. При несоблюдении этого условия образуется пар, производительность насоса падает, а через какое-то время он и вовсе начинает работать «вхолостую». Явления, которыми может сопровождаться парообразование от его начальной стадии и вплоть до прекращения работы насоса, имеют общее название кавитации. Кавитация приводит к быстрому разрушению агрегата вследствие гидравлических ударов и усиления коррозии», — рассказывает аспирант кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики Пермского Политеха Руслан Билалов.

Предполагаемые места кавитации в различные моменты времени / ©Пресс-служба Пермского Политеха

Чтобы избежать сбоев в работе двигателя, наиболее подверженные кавитации и истиранию детали покрывают защитными материалами. Для нанесения антикавитационного покрытия необходимо знать зоны распространения нежелательного воздействия. Их можно определить с помощью численного моделирования физико-механических процессов, происходящих в насосе при его эксплуатации, чему и посвящена статья ученых Пермского Политеха, опубликованная в журнале Journal of Applied Mechanics and Technical Physics.

«В рамках исследования проведено сравнение решения при однофазной и двухфазной моделях течения жидкости. Анализ результатов позволил сделать вывод, что с помощью однофазной модели можно прогнозировать места образования кавитации. Однако для исследуемого процесса такой прогноз не обладает необходимым уровнем достоверности. Численные эксперименты выявили, что однофазная модель не способна предсказать развитие кавитационного течения после раскрытия «запертого объема».

Схема шестерного насоса / ©Пресс-служба Пермского Политеха

Кроме того, весьма затруднительно определить очаг и концентрацию кавитации, что очень важно для разработки методов борьбы с ней. Это говорит о целесообразности использования для исследуемого процесса именно двухфазной постановки», — поясняет ход исследования профессор кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики, доктор технических наук, Олег Сметанников.

Преимущество разработанной учеными Пермского Политеха численной модели состоит в том, что она позволяет учесть необходимые геометрические особенности насоса. К тому же, она дешевле аналогов в реализации, что позволяет проводить больше вычислительных экспериментов для достижения лучшего результата без серьезных отличий от реально протекающих процессов в шестеренном насосе. Модель поможет улучшить качество системы топливопитания газотурбинных двигателей повышенной тяги, которые на данный момент разрабатываются АО «ОДК-СТАР». 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 12:12
Игорь Байдов

Не успели утихнуть разговоры об испытании нового британского лазерного оружия, как правительство этой страны выпустило очередной пресс-релиз, в котором рассказало о работе над еще одной установкой против беспилотников. Эксперты считают, что это оружие — альтернатива дорогостоящим ракетам. Стоимость выстрела из него составит чуть больше 10 центов.

Позавчера, 10:39
Даниил Сухинов

Что заставляет одних животных быть моногамными, иметь на протяжении жизни только одного партнера и ухаживать за потомством, в то время как другие близкородственные виды не стеснены подобными рамками и могут вести беспорядочную половую жизнь? Исследователи из США и Канады, вероятно, нашли ответ на этот вопрос — по крайней мере для двух видов хомячков.

Вчера, 11:04
Ольга Иванова

Умение пользоваться орудиями труда у морских выдр известно давно, однако реальную пользу для их организма измерить непросто. Американские ученые впервые узнали, какие преимущества дает выдрам такой подход. Особенно это касается самок.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

13 мая
Александр Березин

Десятки лет назад ученые выдвинули гипотезу, что облик рода Homo возник под действием специфической задачи: добычи дичи с помощью бега. Несмотря на общую логичность этой версии, против нее выдвигали ряд контраргументов: бег энергозатратен, да и примеров «беговой охоты» в XX веке не столь много. Похоже, теперь оба эти возражения снимаются.

15 мая
Игорь Байдов

Несколько лет назад ученые открыли белый карлик, вращающийся вокруг солнцеподобной звезды в системе KIC 8145411. После ряда спектроскопических исследований выяснилось, что этот объект очень «легкий». В свою очередь, компьютерное моделирование показало, что маломассивные белые карлики в такого рода системах существовать не могут. После нового анализа американские астрономы, наконец, объяснили этот феномен.

24 апреля
Ольга Иванова

Ученые из Австралии и Канады пришли к выводу, что подавляющее большинство одиноких людей не вступает в романтические отношения из-за страха. С одной стороны ими руководят опасения, что их отвергнут, с другой — что они потеряют свою независимость.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: