1. Технология утилизации потенциальной энергии давления газа магистральных газопроводов.
Основоположниками разработки данной технологии в УГАТУ являются Русак А.М. и Ахметов Ю.М.
Реализовано создание и исследование энергосырьевого комплекса (ЭСК) для фазоразделения, подогрева и редуцирования при транспортировке попутного и природного газа. Разработана конструкторской документации и изготовлены действующие макеты вихревых установок. Проведены экспериментальные исследования влияния термогазодинамических и конструктивных параметров на процесс стратификации газового потока в вихревой трубе. Выполнена верификация математических моделей одно- и двухфазного вихревого течения по результатам экспериментальных исследований. Разработаны методики расчета и проектирования вихревых аппаратов фазоразделения, подогрева и редуцирования при транспортировке попутного и природного газа.
Основные технические характеристики ЭСК (расчетные):
Входные параметры транспортируемого газа:
давление МПа – 6,0;
кг/см2 – 60,0;
температура 0С – 7,0;
расход газа кг/с – 48.
Выходные характеристики ЭСК:
количество вырабатываемой электроэнергии – 20..30 Млн. кВт.час/год;
количество хладоресурса – 30..40 тыс. Гкал/год;
расход газа потребителем – 47,5 кг/с;
количество сжиженных углеводородов – 3,0..10,0 Млн. тонн в год;
температура газа на выходе турбодетандера – -50..-65 0С;
давление газа на выходе ГРС – 1,0 МПа (10 кг/см2);
температура газа на выходе ЭСК с холодильным комплексом – 0..50С.
Опубликовано более 40 статей в научных журналах, входящих в перечень ВАК, получено 4 патента РФ. Обобщение некоторых результатов исследований вихревых технологий на кафедре ПГМ приведено в [1].
2. Разработка системы отделения жидких компонентов из попутного нефтяного газа.
Вихревая система фазоразделения предназначена для очистки попутного нефтяного газа от жидких компонентов для подготовки его к использованию. Разработаны математические модели и программное обеспечение двухфазного вихревого течения с температурной и массовой стратификацией применительно к элементам конструкций редукторов и сепараторов систем транспорта топливопродуктов, методика расчета параметров конденсации компонентов газожидкостного потока в вихревой трубе, методика моделирования процессов энерго – и фазоразделения в вихревой трубе, методика расчета и проектирования вихревых сепараторов и редукторов для очистки газов от конденсирующихся компонентов и энергофазоразделения.Основные характеристики системы:
• эффективность отделения жидких компонентов из газа (степень осушки) составляет не менее 90%;
• система не требует при эксплуатации расходных материалов и реагентов;
• система не требует специального обслуживания и дополнительного технического персонала;
• система позволяет извлекать из газа одновременно влагу и углеводородный конденсат.
Требования к эксплуатации системы:
• давление газа на входе в систему: Pвх = 10-100 кгс/см2;
• температура газа на входе в систему: Tвх = 10-60 °С;
• перепад давления на вихревой установке: ΔPвт = 1,5 – 2.
Опубликовано 8 статей в научных журналах, входящих в перечень ВАК, получено 2 патента РФ.
3. Изотермический вихревой регулятор давления газа с отделением несанкционированной влаги
Предназначен для редуцирования давления природного газа на газораспределительных пунктах (ГРП) без снижения температуры газа и отделением несанкционированной влаги, эпизодически поступающей на ГРП из подводящих магистралей. Принцип действия регулятора основан на использовании вихревой техники, модифицированной вихревой трубы. Регулятор работает без постороннего источника энергии и без предварительного подогрева входного газа высокого давления.
Основные технические характеристики:
Рабочая среда – сжатый воздух,
газ природный по ГОСТ 5542-87
Диапазон входного давления,
0,3 -1,2 МПа
Диапазон выходного давления,
0,003 – 0,1 МПа
Увеличение температуры газа
за регулятором, до 5 град. С
Опубликовано 15 статей в научных журналах, входящих в перечень ВАК, получено 4 патента РФ.
1. Разработка методов и средств проектирования, испытания и диагностики электрогидравлических систем управления РДТТ с глубоким регулированием модуля тяги и многократным включением.
Основоположником данного направления исследований в УГАТУ является профессор Русак А.М. Разработана новая методология проектирования, испытаний и доводки управляемых РДТТ, основанная на разработанных средствах компьютерного моделирования, математических моделях РДТТ с регулированием площади поверхности горения твердого топлива, с регулированием площади критического сечения сопла, гашения ракетного двигателя твердого топлива. Проведено численное исследование математической модели комбинированного РДТТ, движения парогазожидкостной смеси в камере сгорания, созданы модели взаимодействия жидкости со стенками камеры сгорания и зарядом твердого топлива, проведено моделирование режимов теплообмена жидкости и охлаждаемых поверхностей, решена задача расчёта повторного после гидрогашения запуска двигателя твердого топлива.
Опубликовано более 40 статей в научных журналах, входящих в перечень ВАК, три монографии, получено 24 патента РФ. Результаты исследований обобщены в [4].
2. Перспективные гидравлические привода систем управления летательных аппаратов.
Разработаны основы теории и методология проектирования струйных гидравлических рулевых машин. Выполнена верификация математических моделей исполнительных механизмов системы управления РДТТ с учетом результатов экспериментальных исследований агрегатов и систем гидроавтоматики. Разработаны методы структурной оптимизации при проектировании, испытаниях и доводке перспективных гидравлических приводов систем управления летательных аппаратов. Разработан уникальный автоматизированный стенд "Исследование статических и динамических характеристик гидравлических исполнительных механизмов".
Опубликовано более 50 статей в научных журналах, входящих в перечень ВАК, две монографии, три учебных пособия, получено 8 патентов РФ. Результаты исследований обобщены в монографиях [5,6].
3. Исследования и разработка общей концепции теоретико-экпериментальных исследований и предконструкторского синтеза гидромеханических устройств систем автоматического регулирования авиационных двигателей.
Разработана методология проведения автоматизированных теоретических исследований в пакетном режиме при проектировании регуляторов топливной автоматики в производстве энергоэффективных авиационных двигателей нового поколения. Разработаны методы структурной оптимизации и автоматизированного проектирования регуляторов топливной автоматики ГТД. Создан вычислительный комплекс. Концептуальная модель пакета прикладных программ предназначенного для автоматизации численных расчетов гидравлических регуляторов ГТД.
Опубликовано более 20 статей в научных журналах, входящих в перечень ВАК, учебное пособие, получено шесть свидетельств о регистрации программ для ЭВМ. Некоторые новые технологии проведения вычислительного эксперимента применительно к гидромеханическому следящему приводу приведены в [7].
1. Автоматизированный стенд для испытания всех видов гидравлики «Диагностика и испытания гидрооборудования».
Стенд предназначен для испытания и проверки работоспособности, снятия внешних и внутренних статических и динамических характеристик отдельных гидроагрегатов и в составе гидросистемы.
Возможные испытания:
гидромоторов (мощность до 30кВт);
насосов (мощность до 30кВт);
пропорциональной и дискретной гидроаппаратура прямого и непрямого действия, трубного, стыкового и патронного монтажа.
Возможно проведение испытаний гидроаппаратуры в составе собранной гидросистемы: в наличие имеется широкая гамма гидравлических устройств производства компаний Hydac и Parker, позволяющих имитировать работу испытуемого агрегата в гидроприводе реальной гидрофицированной машины. Основные возможности стенда представлены в [8].
Стенд изготовлен компанией Hydac (Польша), использованы компектующие компаний Hydac, Parker, National Instruments и др.
Подобный стенд также изготовлен для Самарского государственного аэрокосмического университета им. С. П. Королёва (СГАУ)
2. Исследование кавитационных течений в устройствах гидроавтоматики
Разработаны математические модели и методика расчёта электрогидравлических приводов со струйно-кавитационным регулированием. Произведено совершенствование численных моделей массопереноса для расширения возможностей моделирования двухфазных парожидкостных потоков.
Выполнен анализ многолетних экспериментальных и теоретических исследований в области проектирования высоконапорных гидроусилителей со струйной трубкой. Рассмотрены некоторые устройства коррекции статических и динамических характеристик рулевых машин со струйной трубкой.
Проведены масштабные экспериментальные исследования и численное моделирование в CFD-пакете Ansys CFX конструкции усилителя со струйной трубкой, использующего кавитационные эффекты. Эти результаты позволили говорить о новом подходе к разработке гидроусилителей со струйной трубкой и устройств стабилизации расхода.
Опубликовано 15 статей в научных журналах, входящих в перечень ВАК или индексируемых в базе данных Scopus и WebOfScience [9], получено 2 патента на изобретение.
Основоположником разработки данной технологии в УГАТУ является к.т.н. Ахметов Ю.М.
Разработаны, изготовлены и испытаны в лабораторных условиях и на производстве несколько конструктивно-компоновочных схем теплогенераторов. Отработана технология их использования в качестве альтернативных источников тепла для обогрева производственных и жилых помещений.
Разработана система «безогневого» подогрева природного газа газораспределительной станции с использованием вихревого теплогенератора, которая включает в себе множество достоинств в отличие от систем подогрева используемых в настоящее время.
Разработанная методика моделирования двухфазных течений жидкости в вихревом теплогенераторе может быть рекомендована для практического использования в исследованиях и при разработке вихревых теплогенераторов.
Изготовлен совместно с Научно- исследовательским институтом технологий (НИИТ) уникальный автоматизированный стенд «Гидродинамическое моделирование высокоскоростного многофазного течения жидкости» для проведения исследований в области гидродинамики высоконапорных течений несжимаемой жидкости (в том числе вихревых и кавитационных). Опубликовано 12 статей в научных журналах, входящих в перечень ВАК, получено 2 патента РФ.
