Представители Центра НТИ СПбПУ приняли участие в Международной научно-технической конференции ICAM 2020

С 18 по 21 мая 2021 года в Москве проходила Международная научно-техническая конференция по авиационным двигателям International Conference on Aviation Motors (ICAM 2020 – проведение планировалось 17–20 ноября 2020 года), участие в которой приняли специалисты Центра НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии».

Организаторами конференции, приуроченной к 90-летию Центрального института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ им. П.И. Баранова), выступили ЦИАМ им. П.И. Баранова и Объединенная двигателестроительная корпорация. В мероприятии приняли участие более 700 человек из 50+ организаций, с докладами выступили более 350 участников.

Целями конференции стали обмен научно-технической информацией в области авиационного двигателестроения и обсуждение широкого круга вопросов по актуальным проблемам авиационно-космической отрасли.

В первый день работы ICAM 2020 состоялся круглый стол «Технологии цифровых двойников», участие в котором принял проректор по цифровой трансформации Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ), руководитель Научного центра мирового уровня СПбПУ «Передовые цифровые технологии», Центра НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» и Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ Алексей Боровков. В ходе доклада Алексей Иванович рассказал о первой редакции проекта национального стандарта ГОСТ Р «Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники. Общие положения»: «Цифровой двойник – система, состоящая из цифровой модели изделия, реального изделия и двусторонних информационных связей между ними и участниками процессов жизненного цикла. К ключевым стадиям жизненного цикла цифрового двойника (ЦД) относят разработку изделия (ЦД-1, ЦД-Р), производство (ЦД-2, ЦД-П) и эксплуатацию (ЦД-3, ЦД-Э). В цифровую модель также входят программные средства численного решения задач, программные средства компьютерного моделирования и визуализации».

Технология разработки цифрового двойника применяется как при проектировании новых изделий, так и при их перепроектировании, оптимизации и/или в качестве инструмента управления эксплуатируемым  изделием на всех этапах его жизненного цикла. «Умный» цифровой двойник обладает возможностями предсказательной аналитики, что может значительно сократить эксплуатационные издержки, предупредить о вероятном наступлении нештатной/аварийной ситуации или о необходимости очередного сервисного обслуживания. Алексей Боровков особо отметил, что ключевым элементом разработки цифрового двойника является многоуровневая матрица требований, целевых показателей и ресурсных ограничений, позволяющая осуществлять рациональную балансировку сотен, тысяч конфликтующих между собой параметров технического задания и предлагать сразу несколько траекторий успешной реализации проекта. В качестве примера был представлен проект разработки цифрового двойника двигателей серии ДМ-185.

В рамках работы круглого стола также выступили руководитель отдела математического моделирования ЦИАМ им. П.И. Баранова Юрий Темис, руководитель направления «Высокопроизводительные вычисления и цифровые двойники изделий» ОДК Александр Никулин и начальник отдела «Цифровое сопровождение жизненного цикла ГТД» ЦИАМ им. П.И. Баранова Антон Сальников.

Юрий Темис в своем докладе предложил краткий экскурс в историю вычислительных приборов и автоматизированного проектирования: «Создание систем автоматизированного проектирования привело к революционным изменениям в технологии создания авиационных двигателей: разработке 2D и 3D-стационарных и нестационарных методов моделирования деталей, узлов и процессов в области газовой динамики, теплопроводности, механики деформируемого тела, оптимизации». Спикер отметил необходимость продвижения и активного применения в промышленности технологии разработки цифровых двойников и новых методов междисциплинарного моделирования.

Александр Никулин представил концепцию цифрового двойника и предложил свое определение: «Цифровой двойник представляет собой обучаемую систему, состоящую из комплекса взаимоувязанных математических моделей разного уровня сложности, уточняемую по результатам экспериментов, позволяющую получить первый натурный образец, соответствующий требованиям технического задания, а также достоверно предсказывающую его поведение в течение всего жизненного цикла».

Антон Сальников в ходе дискуссии представил ответ на вопрос, что нового могут предложить цифровые двойники: «Прежде всего, к ключевым возможностям цифровых двойников можно отнести структурирование и объединение моделей (CAD, CAE, ROM и т.д.) и данных в рамках единого информационного пространства, обеспечение верификации/валидации моделей и получаемых данных, а также создание IT-инфраструктуры (супервычисления, ССД, СХД и т.д.) и дифференциацию данных, выделение наиболее актуальных массивов данных на каждом этапе жизненного цикла».

Также в рамках работы секции «Математическое моделирование ГТД» с докладом на тему «Применение программной платформы pSEVEN для повышения эффективности ГТД» выступили начальник сектора газотурбинных двигателей Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ Алексей Тихонов и инженер компании DATADVANCE Евгений Бедняков, которые представили компетенции организаций и продемонстрировали флагманский продукт компании DATADVANCE – pSeven. «pSeven – инструмент для анализа данных, оптимизации и автоматизации рутинных задач. pSeven позволяет интегрировать в единой программной среде различные инженерные приложения, алгоритмы многодисциплинарной оптимизации и инструменты анализа данных для упрощения принятия конструкторских решений», - отметил Алексей Тихонов.

Ведущий инженер Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ Александр Себелев принял участие в работе секции «Лопаточные машины», где выступил с докладом «Влияние антивибрационных полок на характеристику трансзвукового осевого компрессора» и рассказал об исследовании 4,5-ступенчатого трансзвукового компрессора низкого давления конвертированного авиационного газотурбинного двигателя. Исследование проводилось с использованием 3D-RANS-подхода на базе решателя ANSYS CFX.

По итогам конференции доклады, прошедшие экспертную оценку, были опубликованы в сборнике тезисов. В числе опубликованных докладов:

• «Влияние антивибрационных полок на характеристику трансзвукового осевого компрессора» (авторы – сотрудники Инжинирингового центра (CompMechLab®) СПбПУ А.А. Себелев, А.А. Шенгальс, В.А. Алексенский, А.Ю. Тамм, О.И. Клявин);
• «Трансзвуковой осевой компрессор низкого давления авиационного ГТД: методика и опыт первичного проектирования» (авторы – сотрудники СПбПУ А.И. Боровков, Ю.Б. Галеркин, О.А. Соловьёва, А.А. Дроздов, А.Ф. Рекстин, А.А. Себелев; сотрудник Мельбурнского университета К.В. Солдатова);
• «Аэродинамический анализ малоразмерного центробежного компрессора для микротурбореактивных двигателей» (авторы – сотрудники Инжинирингового центра (CompMechLab^®) СПбПУ А.А. Себелев, А.С. Тихонов, В.А. Алексенский, А.А. Шенгальс, О.И. Клявин).

Ознакомиться с текстами докладов можно по ссылке.

---

Справка

Инжиниринговый центр «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab^®️) СПбПУ – ключевое подразделение Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» – специализируется на разработках высокотехнологичных проектов в различных отраслях промышленности, в частности – в области авиадвигателестроения.

Крупнейшим за последнее время и беспрецедентным в отрасли проектом стала разработка цифрового двойника первого уровня авиационного двигателя. Специалисты Инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab^®) успешно завершили проект по разработке рекомендаций для снижения массы авиационного двигателя ТВ7-117СТ-01 на основе технологии цифрового двойника. Данный проект является первым и пока единственным примером в отрасли комплексного подхода к полной формализации процесса проектирования газотурбинного двигателя с детальным описанием всех контролируемых параметров и целевых значений, взаимоувязкой всех расчетных моделей, создаваемых при проектировании изделия. Кроме того, разработка цифрового двойника первого уровня авиационного двигателя стала первым для отечественного двигателестроения примером оптимизации газотурбинного двигателя на основе технологии цифрового двойника (Digital Twin) с оцифровкой многолетнего опыта предприятия, полученного в результате разработки двигателей: от базовых экспериментов и определения свойств материалов до описания физико-механических параметров эксплуатации изделия. Подробнее с информацией о проекте можно ознакомиться здесь.