Физики из Москвы разработали инновационный метод прогнозирования характеристик смазочных материалов для авиационной и другой техники, функционирующей в экстремальных условиях высоких температур и давления. Их исследование заняло второе место на престижном международном конкурсе, организованном Американским химическим обществом и Институтом инженеров-химиков при поддержке компании ExxonMobil.
В современной промышленности активно применяются компьютерные методы моделирования для оценки свойств различных веществ, заменяя традиционные лабораторные эксперименты. Это особенно актуально для разработки смазочных материалов, где необходимо учитывать взаимодействие множества компонентов. Производители предпочитают использовать данные, полученные на специализированных конкурсах, для оптимизации своих технологических процессов, избегая значительных затрат на научные исследования.
Авиационные двигатели, ракетные установки и другие высокотехнологичные устройства функционируют в крайне жестких условиях, характеризующихся экстремальными температурами и давлением. Внутри этих агрегатов расположено множество подвижных элементов, требующих эффективной смазки для обеспечения их надежной и долговечной работы.
Основная сложность заключается в том, что свойства смазочных материалов значительно изменяются при высоких температурах и давлениях, что существенно затрудняет процесс подбора оптимальных смазочных составов для авиационной техники. Это приводит к значительным финансовым и временным затратам на проведение соответствующих исследований.
Российские ученые разработали оригинальный метод прогнозирования физико-химических свойств смазочных материалов на основе углеводородных соединений без необходимости проведения экспериментальных испытаний. Данный метод был представлен в рамках конкурса, организованного Американским химическим обществом и Институтом инженеров-химиков, на котором участники решают актуальные задачи промышленной значимости с использованием математических и физических моделей.
Год назад в рамках конкурса была поставлена задача по расчету изменения вязкости вещества 2,2,4-триметилгексана при экстремально высоком давлении (до 10 000 атмосфер) при сохранении температуры. Участники конкурса должны были спрогнозировать изменение вязкости данного вещества без проведения экспериментальных исследований.
На ежегодной встрече инженеров-химиков в Питтсбурге Скотт Бейр, один из организаторов конкурса, представил результаты эксперимента. Было установлено, что российские ученые, в сотрудничестве с Василием Писаревым, продемонстрировали наибольшую точность своих прогнозов, уступив лишь команде из университета Джона Хопкинса.
Согласно пресс-релизу МФТИ, результаты расчетов российских ученых показали совпадение с экспериментальными данными до 5000 атмосфер в пределах 3%. При увеличении давления точность прогнозов снижалась, однако методика российских исследователей продемонстрировала более высокую точность по сравнению с большинством других команд-участниц.
В дальнейшем российские ученые намерены усовершенствовать свою модель и методы расчетов для повышения точности прогнозирования свойств смазочных материалов в еще более экстремальных условиях эксплуатации.
