| 1. | Наименование проекта | Исследование режущих и динамических свойств гидроабразивной струи при введении поверхностноактивных добавок |
|---|---|---|
| 2. | Регистрационный номер ЦИТИС: | 123091800004-6 |
| 3. | Исполнитель | Орловский государственный университет им. И.С. Тургенева |
| 4. | Ведомственная принадлежность | Минобрнауки России - образование |
| 5. | Заказчик | РНФ |
| 6. | Вид финансирования | грант |
| 7. | Вид НИОКТР | Фундаментальная НИР |
| 8. | Приоритетное направление (основное) | Индустрия наносистем |
| 9. | Приоритетное направление (дополнительное) | Нет данных |
| 10. | Критическая технология (основная) | Нано-, био-, информационные, когнитивные технологии |
| 11. | Критическая технология (дополнительная) | Нет данных |
| 12. | Приоритет Стратегии НТР России | Переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта |
| 13. | Общее тематическое направление | Перспективные виды материалов, специальной техники и техники особого назначения |
| 14. | Приоритетное арктическое направление (основное) | Новые материалы, возобновляемые и портативные источники энергии |
| 15. | Приоритетное арктическое направление (дополнительное) | Нет |
| 16. | Аннотация | Проект направлен на решение актуальной задачи резания материалов на ранее недоступных скоростях за счет расширения технологических возможностей передовой производственной технологии гидроабразивной резания. Гидроабразивное резание является одной из самых востребованных технологий в мире. Особо актуально применение для глубоководной резки, в том числе и в условиях Арктики. Проблематика заявляемого проекта связана с необходимостью увеличения скорости истечения гидроабразивной струи для резания материалов на ранее недоступных скоростях из-за достигнутого технического предела насосного оборудования путем введения в зону формирования высокоскоростного потока поверхностно-активных веществ (ПАВ). Технический предел обусловлен термодинамическими свойствами воды, которая замерзает при давлении около 900 МПа. Поэтому, актуальными и имеющими важное научное и практическое значение являются исследования, направленные на изучение влияния многофункциональных добавок ПАВ в зону формирования гидроабразивной струи на динамику процесса резания. Несмотря на то, что механизмам снижения гидравлического сопротивления добавками ПАВ в мировой научной литературе посвящено большое количество работ, не существует единой точки зрения относительно механизма снижения турбулентного трения при высоких скоростях. Основная проблема заключается в том, что описание сложного процесса взаимодействия частиц многофазной среды с добавками ПАВ со стенками канала миллиметрового диапазона в общей математической постановке невозможно. Цель проекта – исследование влияния многофункциональных добавок ПАВ в зону формирования гидроабразивной струи на ее режущие и динамические свойства. Задачи проекта: 1. Провести аналитический обзор влияния многофункциональных добавок ПАВ в зону формирования гидроабразивной струи на динамику процесса резания. 2. Установить закономерности изменения концентрации добавки ПАВ в зоне формирования гидроабразивной струи. 3. Выявить закономерности изменения режущих и динамических свойств гидроабразивной струи от концентрации ПАВ. 4. Выявить закономерности влияния концентрации молекул ПАВ на характеристики пристенной турбулентности в канале сопла, уровень гидравлического сопротивления и турбулентного трения. 5. Выработка рекомендаций по введению многофункциональных добавок ПАВ для повышения режущих и динамических свойств гидроабразивной струи. Исследования базируются на современных методах физики конденсированного состояния, химической гидродинамики, термодинамики микрополярной среды и механики сплошной среды. Моделирование движения жидкости вблизи раздела фаз будет выполняться на основе модели микрополярных сред, что позволит использовать кинематическую независимость векторов микровращения молекул и скорости их движения. Моделирование движения гидроабразивного потока в канале сопла будет основываться на решении усредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса. Исследования механизмов захвата абразива струей жидкости в сопле будут выполнены с использованием уравнений Дюпре для работы адгезии частицы жидкости к поверхности абразива. Для математического моделирования взаимодействия абразивной частицы со стенками канала, с учетом влияния на этот процесс ПАВ будет использована модель пластически сжимаемой среды. Научная значимость заключается в том, что полученные зависимости и закономерности будут основаны на новых методах и подходах описания влияния многофункциональных добавок ПАВ на режущие и динамические свойства гидроабразивной струи. Применение разработанных аналитических методов позволит получить решения для эффективного введения добавки ПАВ в зону формирования гидроабразивной струи и обеспечить резание материалов гидроабразивной струей на ранее недоступных скоростях. |
| 17. | Начало проекта | 14.08.2023 |
| 18. | Завершение проекта | 30.06.2026 |