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 Иногда лучшая помощь природе — просто оставить ее в покое и не мешать. Британские экологи доказали, что заброшенная фермерская пашня способна без миллионных затрат и покупных семян превратиться в роскошный цветущий луг. Для этого потребовалось лишь 11 лет времени и обычный ежегодный покос травы.
Ни один регион на Земле не обладает стопроцентной устойчивостью ко всем возможным глобальным катастрофическим рискам. Тем не менее существует место, имеющее максимальный запас прочности в такой ситуации, — и это Австралия.
Приблизительно 130 миллионов лет назад, когда по земле бродили динозавры, какое-то млекопитающее пробежало по влажной песчаной дюне на территории современной южной части Бразилии. Размер оставленных этим древним существом следов поразил палеонтологов.
Биологи провели молекулярный анализ тканей человеческого мозга и выяснили, что при тяжелой депрессии останавливается процесс образования новых нейронов. Открытие показало, что природа заболевания кроется не только в химическом дисбалансе нейромедиаторов, но и в физическом нарушении клеточного обновления гиппокампа.
Приблизительно 130 миллионов лет назад, когда по земле бродили динозавры, какое-то млекопитающее пробежало по влажной песчаной дюне на территории современной южной части Бразилии. Размер оставленных этим древним существом следов поразил палеонтологов.
Иногда лучшая помощь природе — просто оставить ее в покое и не мешать. Британские экологи доказали, что заброшенная фермерская пашня способна без миллионных затрат и покупных семян превратиться в роскошный цветущий луг. Для этого потребовалось лишь 11 лет времени и обычный ежегодный покос травы.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
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