Исследования основополагающих физических процессов протекающих в гибридных системах магнитной левитации энерговырабатывающего оборудования автономных систем электроснабжения

Фундаментальной задачей в рамках темы, на решение которой направлен проект является: решение научной проблемы в области создания нового высоконадежного энерговырабатывающего оборудования для автономных систем электроснабжения с коэффициентом полезного действия не менее 95–98 % и минимальными массогабаритными показателями путем исследования основополагающих физических процессов (механических колебаний, тепловых процессов и электромагнитных явлений) протекающих в гибридных системах магнитной левитации (ГСМЛ), которые применяются в энерговырабатывающем оборудовании автономных систем электроснабжения для повышения их надежности и коэффициента их полезного действия, создание на основе этого новых энергоэффективных алгоритмов управления положением ротора на ГСМЛ, а также разработка методологических основ проектирования энерговырабатывающего оборудования на ГСМЛ и новых научно обоснованных конструктивных схем энерговырабатывающего оборудования на ГСМЛ.Методы решения поставленной фундаментальной задачи представляют собой симбиоз аналитических методов и методов компьютерного моделирования, с последующий экспериментальной верификацией.При решении поставленной задачи будут использованы оригинальные подходы и методы, разработанные при участии руководителя проекта ранее, такие как новый подход к проектированию высокоэффективных электромеханических преобразователей, теория гибридных магнитных подшипников (изложенная в монографии «Электромеханические системы с высококоэрцитивными постоянными магнитами». М.–Машиностроение, 2014 г. Исмагилов Ф.Р., Герасин А.А., Хайруллин И.Х., Вавилов В.Е.), а также известные аналитические методы исследования магнитного поля, в том числе анализ системы уравнений Максвелла для медленно движущихся сред и уравнений Лапласа, но в отличии от известных работ, данный анализ будет проводится в трехмерном пространстве в цилиндрических координатах, что позволит значительно повысить точность исследований и соответствие реальности полученных результатов, при этом будут впервые использованы совместные решения уравнений теплопроводности, уравнений магнитного поля и уравнений описывающих динамику движения ротора на гибридных магнитных системах левитации. То есть применение указанных подходов и методов позволит решить комплексную многодисциплинарную задачу по исследованиям основополагающих физических процессов протекающих в гибридных системах магнитной левитации.При решении задач многокритериальной оптимизации, которые будут возникать в ходе выполнения исследовательских работ, будут использоваться методы весовых функций, при этом при определении весовых коэффициентов впервые будет использован метод анкетирования широкого круга специалистов различных предприятий авиационной промышленности и энергомашиностроительной области, таких как ОАО «УАПО», ФГУП «ГосНИИАС», корпорации «РусЭлПром» и т.д. Численные задачи будут решаться в пакетах Maple, Matlab, Matchad а такжес помощью оригинальных программных продуктов, разработанных коллективом ранее, задачи компьютерного моделирования магнитного поля будут решаться методом конечных элементов в пакетах Ansys и AnsoftMaxwell, с использованием пакета SolidWorks для создания твердотельных трехмерных моделей, имитационное моделирование будет осуществляться на ПК в среде MatlabSimulink, обработка экспериментальных данных и данных компьютерного моделирования – пакет SplineTool. Создание экспериментальных макетов будет производиться на базе СКБ-3, кафедры Электромеханики ФГБОУ ВПО «УГАТУ», а также на базе ФГУП «НКТБ «ВИХРЬ»