The object of research, development or design (in Russian) : центробежные насосы

The object of research, development or design (in Kazakh) : орталықтан тепкіш сорғылар

Aim of work (in Russian) : Целью проекта является разработка гидродинамической модели, позволяющей описать поведение потока и процессы, происходящие в центробежном насосе, а также исследование применения гибридного подхода с использованием искусственного интеллекта для ускорения вычислений

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты - орталықтан тепкіш сорғыда болатын ағынның қозғалысын және процестерін сипаттайтын гидродинамикалық модельді әзірлеу, сондай-ақ есептеулерді жылдамдату үшін жасанды интеллект арқылы гибридті тәсілді пайдалануды зерттеу.

Методы исследования (на русском) : В ходе исследования будут применены аналитические, численные и интеллектуальные методы. На первом этапе предусмотрен всесторонний анализ литературы и существующих подходов к численному моделированию центробежных насосов, включая сравнительное исследование программных комплексов COMSOL Multiphysics и ANSYS CFX/FLUENT, а также оценку применимости различных моделей турбулентности и типов расчетных сеток. На втором этапе будет разработана и верифицирована математическая модель гидродинамических процессов в насосе с учетом геометрических и физических параметров, выполнено численное моделирование потоков с последующей калибровкой и сравнением с экспериментальными данными. На третьем этапе планируется создание и обучение нейронной сети для аппроксимации распределений давления и ускорения вычислений, определение оптимальной архитектуры и исследование влияния гиперпараметров на точность предсказаний. Итогом станет гибридная методика, объединяющая численные расчеты и методы искусственного интеллекта, обеспечивающая повышение эффективности моделирования центробежных насосов.

Методы исследования (на казахском) : Зерттеу кезінде аналитикалық, сандық және интеллектуалды әдістер қолданылады. Бірінші кезең ортадан тепкіш сорғыларды сандық модельдеуге арналған әдебиеттерді және қолданыстағы тәсілдерді кешенді талдауды, соның ішінде COMSOL Multiphysics және ANSYS CFX/FLUENT бағдарламалық пакеттерін салыстырмалы зерттеуді, сондай-ақ әртүрлі турбуленттілік модельдері мен есептеу торларының түрлерін қолдануды бағалауды қамтиды. Екінші кезең геометриялық және физикалық параметрлерді ескере отырып, сорғыдағы гидродинамикалық процестердің математикалық моделін әзірлеуді және тексеруді, сандық ағын модельдеуін орындауды, содан кейін калибрлеуді және эксперименттік деректермен салыстыруды қамтиды. Үшінші кезең қысымның таралуын жуықтау және есептеулерді жеделдету үшін нейрондық желіні құруды және оқытуды, оңтайлы архитектураны анықтауды және гиперпараметрлердің болжау дәлдігіне әсерін зерттеуді қамтиды. Нәтижесінде ортадан тепкіш сорғыларды модельдеудің тиімділігін арттыратын сандық есептеулер мен жасанды интеллект әдістерін біріктіретін гибридті әдіс пайда болады.

Obtained results and novelty (in Russian) : Было проведено исследование и сравнительный анализ современных методов проектирования и численного моделирования центробежных насосов, что включает детальный литературный обзор существующих методов и математических моделей, а также анализ различных моделей турбулентности по критериям точности и скорости вычислений. Новизна результатов: в ходе анализа было рассмотрено более 70 научных публикаций за период 2020–2025 годов, что позволило систематизировать изменение современных подходов к проектированию и моделированию центробежных насосов - от классических гидравлических методов (метод гидравлических коэффициентов, универсальные характеристики) до численных подходов на основе вычислительной гидродинамики (CFD, RANS, LES, DNS). Проведённый анализ позволил выявить преимущества и ограничения каждого из методов, а также подчеркнул необходимость их комплексного использования для повышения точности расчётов и эффективности проектирования насосов.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Орталықтан тепкіш сорғылардың заманауи жобалау және сандық модельдеу әдістерін зерттеу және салыстырмалы талдау жүргізілді, бұған қолданыстағы әдістер мен математикалық модельдердің егжей-тегжейлі әдебиет шолуы, сондай-ақ дәлдік пен есептеу жылдамдығына негізделген әртүрлі турбуленттілік модельдерін талдау кірді. Нәтижелердің жаңалығы: 2020–2025 жылдар аралығында жарық көрген 70-тен астам ғылыми жұмыс талданды, нәтижесінде заманауи насостарды жобалау мен модельдеудің өзгерісі жүйеленіп, дәстүрлі гидравликалық әдістерден (гидравликалық коэффициенттер мен әмбебап сипаттамалар) бастап, сандық ағындық модельдеуге (CFD, RANS, LES, DNS) дейінгі тәсілдердің салыстырмалы тиімділігі анықталды. Зерттеу нәтижелері сандық әдістердің дәлдігі мен қолдану шектеулерін айқындап, жобалау үдерісінде оларды кешенді пайдалану қажеттілігін көрсетті.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Экономическим эффектом проекта является снижение затрат на оптимизацию и проектирование насосов, что, в свою очередь, в будущем позволит разрабатывать новые, более энергоэффективные центробежные насосы и повысить общую эффективность производимых изделий. Научно-техническим эффектом предлагаемого проекта является интеграция гибридного подхода, который сочетает в себе методы нейронных сетей и гидродинамического моделирования для задач проектирования и оптимизации центробежных насосов. Этот подход позволит не только значительно ускорить процесс вычислений, но и повысить точность прогнозов по характеристикам насосов. В результате реализации проекта будет расширен круг применения нейронных сетей в различных инженерных и научных задачах, что откроет новые возможности для оптимизации проектирования и анализа сложных систем.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Жобаның экономикалық тиімділігі сорғыларды жобалау және оңтайландыру шығындарын қысқарту болып табылады, бұл өз кезегінде болашақта энергияны үнемдейтін жаңа орталықтан тепкіш сорғыларды әзірлеуге және өндірілетін өнімнің жалпы тиімділігін арттыруға мүмкіндік береді. Жобаның ғылыми-техникалық маңызы орталықтан тепкіш сорғыларды жобалау және оңтайландыру үшін нейрондық желілер мен гидродинамикалық модельдеу әдістерін біріктіретін гибридті тәсілді енгізуінде. Бұл тәсіл есептеу процесін едәуір жеделдетіп қана қоймай, сонымен қатар сорғы сипаттамалары бойынша болжамдардың дәлдігін арттырады. Жобаның нәтижелері нейрондық желілерді түрлі инженерлік және ғылыми міндеттерде қолдану аясын кеңейтіп, күрделі жүйелерді жобалау мен талдауды оңтайландырудың жаңа мүмкіндіктерін ашады.

Level of implementation (in Russian) : Внедрение в соответствии с видом исследования (фундаментальные исследования) не предусмотрено. Однако были определены возможные потребители результатов проекта.

Level of implementation (in Kazakh) : Зерттеу түріне (іргелі зерттеулер) сәйкес жүзеге асыру көзделмеген. Дегенмен, жоба нәтижелерінің әлеуетті тұтынушылары анықталды.

Efficiency (in Russian) : Результаты анализа показывают, что применение численных методов моделирования позволяет повысить точность прогнозирования напора и КПД насосов на 5–15 % по сравнению с традиционными гидравлическими расчётами, а также сократить время проектирования за счёт оптимизации геометрии проточной части.

Efficiency (in Kazakh) : Талдау нәтижелері сандық модельдеу әдістерін қолдану сорғылардың қысымы мен ПӘК-ін болжау дәлдігін дәстүрлі гидравликалық есептеулермен салыстырғанда 5–15 %-ға арттырып, ағын бөлігі геометриясын оңтайландыру есебінен жобалау уақытын қысқартуға мүмкіндік беретінін көрсетті.

Field of application (in Russian) : Область применения включает в себя сферу моделирования инженерных задач, в частности, гидродинамических процессов, связанных с проектированием и оптимизацией центробежных насосов.

Field of application (in Kazakh) : Қолдану саласы инженерлік есептерді модельдеу саласын, атап айтқанда орталықтан тепкіш сорғыларды жобалау және оңтайландырумен байланысты гидродинамикалық процестерді модельдеуді қамтиды.