Расчеты уральских ученых помогли снизить риски деформации турбин и реакторов

Группа челябинских ученых предложила метод расчета воздействия высоких температур, который помогает выявить скрытые угрозы для конструкций атомных реакторов, газотурбинных двигателей и другого оборудования еще на стадии проектирования. Речь идет об эффекте накопления деформаций при многократных пусках и остановках оборудования.

- Наиболее заметно он проявляется в металлургии, - поясняет профессор кафедры технической механики Александр Чернявский. - После окончания плавки шлак, нагретый примерно до 1500 градусов, переливают в специальную чашу. От многократного нагрева и охлаждения она постепенно меняет форму: от цикла к циклу деформация накапливается, достигая в итоге нескольких десятков сантиметров. Металлурги называют это "термическим короблением" и со временем просто заменяют изношенный элемент. Но в атомной или ракетной отраслях это возможно далеко не всегда.

В ходе изучения этого эффекта стало понятно, что деформация и изменение размеров деталей не зависят от свойств материалов. Причина - в неравномерности нагрева как по площади, так и по времени. И хотя развитие современных методов вычислений помогло повысить точность инженерных расчетов, но попытки смоделировать накопление деформаций за весь жизненный цикл изделия оказались слишком трудоемкими даже для суперкомпьютеров. А челябинские ученые предложили вариант, сочетающий высокую точность моделирования с умеренной вычислительной нагрузкой, и это можно делать еще в ходе проектирования конструкций.

Подобные исследования ранее уже применяли при создании реактора БН-600 для Белоярской АЭС. Тогда расчеты показали высокую вероятность деформаций оборудования, способных привести к аварии. Вместе с инженерами-конструкторами ученые эти риски предотвратили - реактор уже 45 лет работает стабильно. Теперь методика модернизирована и улучшена.

Читайте "Российскую газету" в Max - подписаться

По мнению ученых, подобные исследования обязательны при проектировании ответственных конструкций, подвергающихся воздействию высоких и переменных во времени температур. К ним относятся теплонапряженные элементы газотурбинных двигателей, тепловых и атомных электростанций, металлургическое оборудование, а также ракетная техника, где многократные пуски и остановки двигателей могут приводить к недопустимым деформациям деталей. Особенно эта проблема характерна для возвращаемых ракет-челноков.

Автор: Михаил Пинкус