Применение
Газотурбинные авиационные двигатели и другие типы двигателей, работающих на керосине.
Актуальность
В настоящее время во всём мире ведутся активные исследования по созданию высокоскоростных транспортных средств, обеспечению экологии и высокой энергоэффективности авиационных двигателей. Эти исследования прежде всего направлены на повышения качества распыла жидкого топлива и сгорания топливно-воздушной смеси. Как правило, существенного улучшения качественных показателей распыла и горения существующими методами и технологиями не удаётся. Поэтому обеспечение заданных характеристик топливно-воздушной смеси при её сгорании с использованием новых физических явлений является актуальной задачей для авиакосмической промышленности.
В проекте предлагается для улучшения качества распыла топлива и сгорания топливно-воздушной смеси использовать соответствующим образом организованные электрические поля в цепях подачи топлива к форсунке и (или) непосредственно в самой форсунке при распыливании топлива на капли. При этом под форсуночным модулем понимается электрическое устройство воздействия на топливо (ЭУВТ) и топливная форсунка.
Научная и практическая значимость
При реализации проекта предложена стратегия исследований и разработок форсуночных модулей, основанная на разработанной технологии Динамического конструирования, предусматривающей использование суперкомпьютерных вычислений и верификации экспериментом на современном лазерно-оптическом и другом оборудовании, обеспечивающая патентоспособность и конкурентоспособность разработок на рынке с целым рядом «ноу-хау» за счет оптимального выбора взаимосвязанных параметров. Как правило, все полученные результаты обладают мировой новизной, поскольку такие исследования применительно к авиационным двигателям осуществляются впервые.
Партнеры
Используемые ресурсы и оборудование
Суперкомпьютерный кластер СПбПУ на новейших процессорах семейства Intel Xeon E5-2697 v3 : Пиковая суммарная производительность вычислителей достигает 1.3 Петафлопс.668 узлов: 2 x (Intel Xeon E5-2697 v3) х14 ядер (2.60 GHz), всего 18 704 ядер, 64 GB RAM на узел. 56 узлов: 2 x (Intel Xeon E5-2697 v3) х 14 ядер (2.60 GHz), всего 1568 ядер 64 GB RAM на узел + 2 x NVidia Tesla K40X . 32 модуля x8 Intel Xeon Phi 5120D (60 ядер х4 потока; 1.038ГГц; 8ГБ RAM); x2 IB FDR. Всего: 15360 ядер; 61440 потоков; 2048 ГБ RAM;
Трёхкомпонентный лазерно-оптический доплеровский анемометр- 3D-LDA ЛАД-056С (Институт оптико-информационных технологий, Россия): 2 полупроводниковых диодных лазера типа ML1013R-01 MitsubishiElectric Corp;
Результаты
В результате выполнения ПНИ теоретически получено и экспериментально подтверждено, что при использовании электрических полей в форсуночных модулях авиационных газотурбинных двигателей улучшаются параметры распыла керосина, и сгорания керосино-воздушной смеси. Результаты огневых испытаний разработанных форсуночных модулей на пятигорелочном отсеке реальной камеры сгорания газотурбинного двигателя в АО «ОДК-Авиадвигатель» показали, что при воздействии на керосин электрического поля на режиме малого газа работы авиадвигателя происходит уменьшение CO в исходящих продуктах горения на 10,61% и концентрации выхлопных углеводородов HC – на 57,3% по сравнению с базовой форсункой без электрического поля. Все это свидетельствует об улучшении параметров распыла топлива и увеличении полноты сгорания топлива.
Индустриальный партнер своим Заключением подтвердил, что проект готов к переходу на стадию ОКР.
Разработки защищены 4-мя патентами Российской Федерации, еще 2 заявки на выдачу патентов РФ находятся на рассмотрении в Роспатенте