Физики из МФТИ, ОИВТ РАН и ВШЭ создали уникальную методику расчетов, позволяющую подбирать идеальную смазку для двигателей самолетов и других высокотемпературных устройств. Их исследование заняло второе место на конкурсе промышленных инноваций в США, сообщает пресс-служба Физтеха.

 

«Компании стремятся получать быстрые результаты, перебирая варианты веществ не в лаборатории, а в компьютерных симуляциях. Это особенно важно при дизайне смазок, когда задействуются сотни комбинаций разных веществ. Производителям выгоднее не держать большой штат ученых, а собирать данные в рамках конкурсов и использовать их в расчетах», — рассказывает Николай Кондратюк, научный сотрудник МФТИ.

Современные авиационные двигатели, а также различные компоненты ракетных установок и промышленных приборов работают в экстремальных условиях, при давлениях и температурах, превышающих тысячи градусов Цельсия и десятки тысяч атмосфер. Они содержат в себе большое число движущихся компонентов, каждый из которых нуждается в смазке для того, чтобы он мог нормально работать.

Проблема, как отмечают Кондратюк и его коллеги, заключается в том, что многие существующие смазочные материалы ведут себя в подобных условиях совсем не так, как в комнатных условиях, причем часто меняется то, как именно они снижают силу трения. Это сильно усложняет поиск подходящих смазок для авиадвигателей и делает этот процесс сильно зависимым от результатов дорогостоящих и долгих экспериментов.

Российские физики и математики решили эту проблему, создав методику, которая позволяет «вслепую» просчитывать и предсказывать свойства различных лубрикантов на базе предельных углеводородов, не опираясь на результаты эмпирических исследований.Они разработали ее в рамках конкурса IFPSC, который регулярно проводится Американским химическим обществом и институтом инженеров-химиков. Его участники должны решить одну из задач, важных для развития промышленности, пользуясь лишь методами вычислительной математики и физики.Год назад, как передает пресс-служба Физтеха, организаторы конкурса предложили российским химикам и их зарубежным конкурентам просчитать физические свойства перспективной смазки на базе жидкого углеводорода, 2,2,4-триметилгексана. Участники IFPSC должны были определить то, как будет меняться вязкость этого вещества при повышении давления до десяти тысяч атмосфер, не меняя при этом температуру среды.

 

«Все команды предсказывали вязкость вслепую, то есть без опоры на данные эксперимента. Скотт Бейр, один из организаторов конкурса, раскрыл результаты своего эксперимента на ежегодном съезде инженеров-химиков в Питтсбурге. Оказалось, что в точности предсказаний мы с Василием Писаревым уступили только команде из американского университета Джонса Хопкинса», — продолжает Кондратюк

По его словам, результаты их расчетов и реальные замеры экспериментаторов расходились всего на 3% до отметки в пять тысяч атмосфер, что меньше погрешностей инструментов. При более высоких давлениях расчеты и экспериментальные данные расходились чуть сильнее, однако методика российских исследователей оказалась точнее, чем почти у всех их конкурентов.Дальнейшее совершенствование модели и методик расчетов, как надеются ученые, поможет им ликвидировать эти недочеты и научиться просчитывать свойства смазок и при более экстремальных давлениях.

Источник