Siêu máy tính Frontier phát hiện lý do tại sao cánh tua bin mòn làm tiêu hao nhiên liệu máy bay phản lực

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Melbourne, GE Aerospace và Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge đã sử dụng siêu máy tính Frontier—hệ thống exascale đầu tiên trên thế giới dành cho khoa học mở—để nghiên cứu cách tổn thương bề mặt vi mô trên cánh tua-bin áp suất cao (HPT) ảnh hưởng đến hiệu suất động cơ phản lực. Hoạt động dưới nhiệt độ cực cao vượt quá 3.600°F (2.000°C), các cánh tua-bin phát triển độ nhám bề mặt do xói mòn, oxy hóa và mài mòn, làm tăng tổn thất khí động học và truyền nhiệt. Sự suy giảm này làm giảm hiệu quả nhiên liệu, độ bền và đòi hỏi bảo trì thường xuyên hơn. Nhóm nghiên cứu đã tiến hành các mô phỏng chi tiết chưa từng có với 10–20 tỷ điểm lưới, tiết lộ rằng các mô hình truyền thống về ảnh hưởng của độ nhám dựa trên hình học đơn giản không phản ánh chính xác động lực học chất lỏng phức tạp trong các cánh tua-bin. Nghiên cứu cho thấy độ nhám bề mặt làm tăng tốc độ chuyển đổi từ dòng chảy lớp mỏng (laminar) sang dòng chảy hỗn loạn (turbulent) trên các cánh tua-bin, làm tăng đáng kể truyền nhiệt và tổn thất khí động học. Những tác động này dẫn đến hiệu suất động cơ giảm và tuổi thọ các bộ phận ngắn hơn, từ đó làm tăng tiêu thụ nhiên liệu và nhu cầu bảo trì. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng phương pháp trực tiếp...