Наша страна по праву считается мощной энергетической державой. На сегодняшний день Россия — крупнейший в мире поставщик природного газа, обеспечивающий жизненно необходимым ресурсом не только свое государство, но и большинство других. Общая протяженность газопроводов в России составляет 172 тысячи километров, а газокомпрессорных станций по стране насчитывается более 250. Основной элемент каждой такой станции — газоперекачивающий агрегат (ГПА), в ходе работы которого могут возникать вибрации. Если значение колебаний превышает допустимую норму, происходит автоматическое отключение ГПА, что в свою очередь приводит к большим материальным затратам на устранение проблемы колебаний, на компенсацию недопоставок газа, а также к отказам системы, вплоть до разрушения, с опасностью для здоровья и жизни людей. Такие вибрации называют флаттерами. Попытки объяснить это явление технологическими погрешностями сборки и изготовления не всегда дают достоверные результаты.
Ученые Центра высокопроизводительных и вычислительных систем Пермского Политеха в 2014 году выиграли грант РНФ, посвященный проведению научных исследований по теме: «Численное моделирование динамической устойчивости роторов ГПА с учетом тепловых и газодинамических нагрузок». В прошлом году ученые выиграли грант повторно, и теперь проект продлен до 2018 года. Уже несколько лет специалисты ПНИПУ под руководством исполняющего обязанности декана аэрокосмического факультета, руководителя Центра Владимира Модорского изучают явление флаттера в газоперекачивающих агрегатах, преследуя главную цель — создание методики, которая позволит прогнозировать вибрации своевременно, на этапе проектирования, тем самым исключив перебои в работе ГПА.
Поиском причин возникновения вибраций занимались многие исследователи, но несмотря на большое количество научных наработок в этой области, проблема продолжает существовать. Ученые Пермского Политеха предложили абсолютно уникальный междисциплинарный подход для решения проблем вибраций при транспортировке газа, заключающийся в одновременном изучении колебаний элементов конструкции как деформируемого твердого тела и потока газа. Сложность состоит в том, что такие расчеты требуют больших вычислительных ресурсов. Данный подход никогда и никем ранее не исследовался. Газодинамическая и прочностная системы всегда рассматривались по отдельности.
Наших ученых смело можно назвать первопроходцами в этой области. На данный момент политехникам уже довелось провести множество исследований, доказывающих достоверность их теории. Но впереди еще не один год плодотворной работы. Все расчеты ведутся на суперкомпьютере ПНИПУ, имеющем производительность свыше 20 триллионов операций в секунду, 992 расчетных ядра, 5,8 терабайт оперативной памяти. Для сравнения, среднестатистический домашний компьютер обладает не более чем 2-8 ядрами. А для проведения натурных экспериментов ученые используют уникальные лабораторные установки, созданные в стенах Пермского политехнического университета.
По словам руководителя научного коллектива Владимира Модорского, итогом проекта станет создание методики, которая будет применима к использованию учеными как в России, так и за рубежом.
