Совместный проект ученых ММФ ТГУ и индийского колледжа гуманитарных и естественных наук в Коимбатуре (PSG College of Arts&Science, Coimbatore) получил грантовую поддержку фонда РФФИ. Проект направлен на изучение особенностей конвективного теплопереноса и генерации энтропии, что позволит рассчитывать срок службы любой, в том числе промышленной системы, и выявлять причины уменьшения этого срока.
Использующиеся сейчас коммерческие компьютерные программы позволяют проводить такие исследования, но их особенность в том, что они решают только точечные задачи. Например, по оптимизации трубопроводов для нужд нефтяной и газовой промышленности или по созданию эффективных систем охлаждения высокоэнергетического оборудования. При этом подходы технико-экономического анализа для оптимизации разрабатываемых систем применяются отдельно, что не дает увидеть общую картину протекающих процессов.
В свою очередь, расчеты математиков Сибири и Индии позволят математически воспроизводить условия работы любой системы в комплексе, проверять ее эффективность, анализировать влияние определенных факторов на объекты в ходе их эволюции и тем самым предотвращать сбои. Руководить проектом будет доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией моделирования процессов конвективного тепломассопереноса ММФ Михаил Шеремет.
– Со временем любая система может выйти из строя из-за того, что внутри нее развиваются различные физико-химические процессы. Чтобы продлить срок ее службы, необходимо отслеживать и учитывать все эти явления. Мы анализируем теплоперенос в такой системе и делаем выводы о том, где точечно возможно происхождение нежелательных эффектов. Это может быть более интенсивная генерация энтропии или разложение того или иного материала, приводящее к деградации и разрушению, например, стенок емкости, – объясняет Михаил Шеремет.
Результаты математических расчетов могут применяться в разных областях науки и экономики – в микроэлектронике, металлургии, приборостроении, энергетике, в химической и пищевой промышленности.
– В финале мы обобщим полученные результаты, на основе которых инженеры в дальнейшем смогут оценить, как система может использоваться, каков срок ее эксплуатации и что может привести к уменьшению этого срока, – добавляет руководитель проекта.
Полное название проекта: «Математическое моделирование конвективного теплопереноса и производства энтропии в замкнутых и полуоткрытых областях при наличии магнитного поля». Исследование ведется с помощью разных численных методов: российские ученые применяют метод конечных разностей, индийские – метод конечных элементов и контрольного объема. Проект рассчитан на 2 года.