КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-79-00159
НазваниеРазработка активных магнитореологических уплотнений
Руководитель Фетисов Александр Сергеевич, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева" , Орловская обл
Конкурс №110 - Конкурс 2025 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными, приоритетного направления деятельности Российского научного фонда «Поддержка молодых ученых»
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-103 - Трибология
Ключевые слова Роторная система, магнитореологические уплотнения, система активного управления, динамика ротора
Код ГРНТИ55.03.39
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на развитие теоретической базы и методов проектирования активных магнитореологических жидкостных уплотнений для высокоскоростных и высоконагруженных роторных систем. Применение уплотнительных устройств данного типа позволяет значительно повысить надежность, энергоэффективность и долговечность роторных машин, таких как газотурбинные двигатели, насосы и компрессоры, где требования к уплотнениям особенно высоки. Основной целью проекта является создание комплексного программного и методологического инструментария для анализа, расчета и проектирования магнитореологических уплотнений с учетом вариабельности их свойств. Для реализации этой цели требуется решение комплекса сопряженных задач, связанных с моделированием гидродинамики жидкостного уплотнения, термических процессов, анализа магнитных полей и роторной динамики. Впервые будет учтено взаимное влияние вибрационного состояния роторной систем и распределённых параметров магнитореологических уплотнений с учетом вариабельности их характеристик.
В рамках проекта будет разработана, реализована процедура структурно-параметрического синтеза магнитореологических уплотнений с учетом вариабельности их свойств. Будут разработаны и экспериментально апробированы новые технические решения, позволяющие повысить эксплуатационные характеристики, отражающие надежность и энергетическую эффективность новых роторных систем.
Анализ комплексных теоретико-экспериментальных результатов позволит сформировать расчетно-аналитический аппарат по проектированию уплотнительных устройств нового поколения, основанный на технологиях цифровых двойников. Для решения задач управления будут применяться методы искусственного интеллекта и машинного обучения, что позволит создать адаптивные алгоритмы, способные прогнозировать и компенсировать нежелательные эффекты, такие как утечки, износ и вибрации.
Таким образом, проект вносит вклад в развитие современных технологий проектирования и управления роторными системами, обеспечивая создание конкурентоспособных решений для высокоскоростных и высоконагруженных машин нового поколения.
Ожидаемые результаты
В рамках проекта будут разработаны концептуальные, математические и программно-имитационные модели, описывающие взаимодействие роторных систем с активными магнитореологическими уплотнениями. Эти модели учтут управляемые реологические характеристики магнитореологических жидкостей. Они будут основаны на современных методах численного моделирования, включая элементы теории гидродинамики, магнитной гидродинамики и роторной динамики. Данные модели позволят определять интегральные и динамические характеристики роторных систем с активными магнитореологическими уплотнениями и могут быть использованы для исследований в смежных областях, таких как разработка новых типов уплотнений и опорных узлов.
Целью проекта являются закономерности и соотношения, отражающие функциональные особенности применения магнитореологических уплотнений в стационарных и нестационарных режимах работы. Теоретические положения, полученные в ходе исследований, обоснуют диапазоны эффективного использования активных магнитореологических уплотнений с учетом управляемости реологическими свойствами магнитореологических жидкостей. Это обеспечит оптимизацию работы уплотнений в различных условиях эксплуатации, включая пуски, остановы, резонансные и критические режимы.
Для экспериментальной проверки разработанных решений будет создан специализированный стенд, позволяющий исследовать роторные системы с активными магнитореологическими уплотнениями. Стенд будет оснащен возможностью интеграции активных магнитореологических уплотнений и позволит проводить исследования как гибких, так и жестких роторов. Он обеспечит сбор данных о виброперемещениях, виброскоростях, распределении давлений и температур в зоне уплотнения. Стенд может быть использован для тестирования новых технических решений, а также для проведения испытаний по запросам промышленных заказчиков.
Важным результатом проекта станет разработка методики проектирования роторных систем с активными магнитореологическими уплотнениями, включающей подходы к структурному и параметрическому синтезу систем управления. Методика будет учитывать условия функционирования роторной машины, задачи управления и вариабельность свойств магнитореологических жидкостей. Это позволит создавать уплотнения с заданными эксплуатационными характеристиками, такими как герметичность, износостойкость и энергоэффективность.
Кроме того, будет разработан расчетно-методический аппарат для автоматизированного проектирования и предиктивного анализа роторных систем с активными магнитореологическими уплотнениями, основанный на технологиях цифровых двойников. Этот аппарат позволит проводить анализ состояния уплотнений в реальном времени, прогнозировать их износ и оптимизировать параметры работы в течение всего срока эксплуатации.
Проект также предусматривает создание новых технических решений для активных магнитореологических уплотнений, обеспечивающих повышенную надежность, ресурс и энергоэффективность. Эти решения будут включать инновационные конструкции уплотнений, адаптивные системы управления и алгоритмы, основанные на методах искусственного интеллекта и машинного обучения.
Практическая значимость результатов проекта заключается в создании новых типов уплотнительных устройств для высокоскоростных роторных машин, таких как газотурбинные двигатели, насосы, компрессоры и турбодетандеры. Эти устройства будут отличаться повышенной герметичностью, устойчивостью к вибрациям и способностью работать в экстремальных условиях, включая арктические и аэрокосмические применения.
Таким образом, проект внесет значительный вклад в развитие современных технологий проектирования и управления роторными системами, обеспечивая создание конкурентоспособных решений для высокоскоростных и высоконагруженных машин нового поколения.