Материалы портала «Научная Россия»

Ученые ОИВТ РАН заняли второе место на международном конкурсе по моделированию свойств жидкостей

Сотрудники Объединенного института высоких температур Российской академии наук Николай Кондратюк и Василий Писарев заняли второе место на X Индустриальном конкурсе по моделированию свойств промышленных жидкостей.
Слева: Marco A. Galvani Cunha, Johns Hopkins University, Baltimore, MD(победитель) По центру: Scott Bair, Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA (эксперимент, организатор) Справа: Николай Кондратюк

Слева: Marco A. Galvani Cunha, Johns Hopkins University, Baltimore, MD(победитель) По центру: Scott Bair, Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA (эксперимент, организатор) Справа: Николай Кондратюк

На конкурс они представили работу, выполненную в рамках комплексной научной программы развития РНФ 14-50-00124 «Фундаментальные основы энергетики будущего».

 

«Вынесенная на конкурс задача важна для понимания процессов, происходящих в высоконагруженных механических узлах - подшипниках, зубчатых передачах в трансмиссии транспортных средств, двигателях и турбинах: из-за малого зазора между трущимися поверхностями давления могут достигать тысяч атмосфер, в этом режиме существенно меняются упругие свойства и вязкость материала, что определяет силу трения в механическом узле»,- говорится в сообщении ОИВТ.

 

Всего на конкурс было представлено 7 работ, в том числе группами из США (NIST & Akron University, John Hopkins University, University of North Dakota), Китая (Shanghai Jiao Tong University) и Великобритании (Imperial College, University of Bath) и работа ОИВТ РАН.

 

Результаты конкурса были объявлены на специальной сессии ежегодной конференции Американского института химической технологии в г. Питсбурге. Первое место заняла группа из университета Джона Хопкинса (США). 

 

Николай Кондратюк – младший научный сотрудник ОИВТ РАН, ВШЭ и МФТИ, в настоящее время заканчивает аспирантуру МФТИ. К.ф.-м.н. Василий Писарев, выпускник МФТИ 2011 года, ведущий научный сотрудник ВШЭ, заведующий лабораторией в ОИВТ РАН и доцент МФТИ.

 

В ходе конкурса организации-участники проводят экспериментальные работы по измерению свойств жидкости, а задача участников конкурса - вслепую (до публикации этих экспериментальных результатов) получить аналогичные результаты методом компьютерного моделирования. Результаты компьютерного моделирования затем оцениваются сравнением с эталонными значениями, полученными в эксперименте. 

 

Такой конкурс, с одной стороны, дает стимул участникам проводить максимально точное моделирование, а с другой – позволяет получить оценку степени готовности методов молекулярного моделирования для определенных промышленных задач.

 

Конкурс по моделированию свойств промышленных жидкостей организуется ежегодно Форумом по численным методам в молекулярной физике и инженерии (CoMSEF), в числе участников которого – Американский институт химической технологии (AIChE), Американское химическое общество (ACS), Национальный институт стандартизации и технологии (NIST), компания Dow Chemical. 

 

Цели конкурса - создать стимул к повышению точности методов предсказательного молекулярного моделирования, формализовать методы оценки точности моделирования по экспериментальным данным и обеспечить актуальность работ по молекулярному моделированию для промышленных задач.

 

Целью десятого конкурса, проведенного в этом году, было получение зависимости вязкости от давления для разветвленного углеводорода - изомера нонана C9H20, являющегося модельной системой для смазочных материалов.

 

Рассматриваемая задача важна для понимания процессов, происходящих в высоконагруженных механических узлах - подшипниках, зубчатых передачах в трансмиссии транспортных средств, двигателях, турбинах. Из-за малого зазора между трущимися поверхностями давления могут достигать тысяч атмосфер, в этом режиме существенно меняются упругие свойства и вязкость материала, что определяет силу трения в механическом узле.

 

Фундаментальная ценность численного моделирования для этой задачи состоит в том, что измерения вязкости при больших давлениях затруднены, а при давлениях выше 5 тыс. атмосфер стали возможны лишь в последнее десятилетие. Молекулярное моделирование с подходящей моделью межатомного взаимодействия сокращает стоимость получения этих данных.

 

О работе ОИВТ

В работе, представленной ОИВТ, вязкость вычислена методом молекулярной динамики в модели из 1500 молекул. Молекулы представлены полноатомной моделью COMPASS, учитывающей нелинейные колебания внутримолекулярных связей. Для давлений от 1 до 4000 атмосфер группе удалось дать предсказание вязкости, совпавшее с измерениями в пределах экспериментальной погрешности (3%), далее погрешность вычислительной модели постепенно нарастает.

 

Расчет проводился двумя разными методами - для равновесной и неравновесной динамики. Результаты методов верифицировались предельным переходом одного случая в другой.

 

Работы по достижению максимальной скорости суперкомпьютерных расчетов данного типа было проведены совместно с Международной лабораторией суперкомпьютерного атомистического моделирования и многомасштабного анализа ВШЭ.

 

Вычисления проведены в суперкомпьютерном центре ОИВТ РАН на суперкомпьютерах "Десмос" и "Фишер", приобретенных в рамках проекта РНФ 14-50-00124.

 

 

x индустриальный конкурс василий писарев научная программа развития рнф николай кондратюк оивт ран фундаментальные основы энергетики будущего

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.