Защитить авиадвигатели от поломки поможет математическая модель Пермского Политеха
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.
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.
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».
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».
Telegram 
Дзен 
VK Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно