南乌拉尔国立大学理工学院的科学家进行了一项研究，旨在开发用于创建活塞式内燃机数字孪生模型的方法和软件。在工作过程中，确定了创建发动机数字孪生的一般原则，创建了独特的软件并申请了专利，该软件使用物联网技术实施开发方法和数学模型。该研究发表在拥有高度评价的科学杂志《能源》上。
发动机制造的新技术
现代经济要求最大程度地减少在开发及产品生产，在生命周期的所有阶段分析对象的技术状况，及时更改其设计参数和操作方式所花费的时间和金钱。 这完全适用于往复式内燃机-车辆和小型电力工业的主要机械能来源。
来自南乌拉尔国立大学汽车学院的科学家团队在技术科学博士，轮式和履带车辆系教授的带领下，进行了研究并开发了用于创建发动机数字孪生的软件，这将使我们能够设计新的发动机并在将来改进现有的设计模型。技术科学博士， 谢尔盖·阿柳科夫 教授，技术科学副博士 弗拉基米尔·邦达副教授和学生乔治·玛洛佐莫夫 参加了此项研究，该项目是“ 2019年УМНИК竞赛的获胜者”活塞式内燃机。”
专家预测，数字孪生市场将在五年内达到160亿美元。 研究表明，从事物联网项目的组织中有13％已在使用数字孪生。 到2021年，一半的大型工业公司将使用此技术，这将使这些组织的效率提高10％。 俄罗斯科学家的任务是帮助俄罗斯企业不脱离这一趋势。
“目前，有专门用于模拟引擎建模的国外软件，在某种程度上，它与数字孪生的概念相对应。这些软件产品的共同缺点是代码封闭。这不允许您精准的控制数学模型及其参数，并且无法更改数学模型组件，而且这使得创建描述新技术解决方案的组件变得困难。反而有过多的组件详细说明，过度放大的组件在创建数字孪生时不能提供足够的灵活性。 “创建数字孪生引擎的方法目前还不能完全满足行业的需求，”安德烈·玛洛佐莫夫 说。
根据俄罗斯经济在开发具有竞争力的国产软件产品方面的需求，创建活塞式内燃发动机数字孪生是发展这一领域的意义。科学家认为，这将有助于提高产品的技术水平和整个发动机行业的效率。
外国类似产品
在进行这项研究时，科学家们研究了创建数字孪生引擎的一般原理，并根据所使用的方法和数学模型创建了软件。
“我们专注于利用研究结果解决特定的科学和实践问题：我们开发了用于短期履带式车辆柴油发动机增压的技术解决方案，以提高极低温下柴油发动机的起动质量，优化履带车辆发电厂的热平衡。该专利软件的功能并不逊于国外同类软件。有时甚至超越它们，例如，在计算启动前准备过程和启动过程中，磨损，预测可靠性的可能性以及快速调整数学模型的可能性。谢尔盖·阿柳科夫 解释说，开发的软件已用于工作中，取代了昂贵的导入程序－这是需要创建该程序的主要原因之一。
应当注意的是，南乌拉尔国立大学的研究团队已经与这类发动机制造企业进行了很长时间的合作，例如车里雅宾斯克拖拉机厂，乌拉尔柴油发动机厂，阿尔泰发动机制造厂，巴尔纳乌尔特马什，卡玛兹。企业对这种发展表现出了浓厚的兴趣，并准备购买和使用它们。对于无法完全使用技术支持服务的企业尤其重要，因为引擎的设计参数是受限访问的信息。
科学家的发展可以应用于活塞式内燃机数字孪生的创建和实施，以提高产品的技术水平，通过用虚拟测试代替大多数技术测试，从而减少用于建设性改进的时间和金钱。
新技术领域的研究是乌拉尔地区跨地区研究和教育中心（УМНОЦ）“先进的生产技术和材料”的重点项目之一，该中心的创建集合了乌拉尔联邦大学，南乌拉尔国立大学，喀山联邦大学，其他区域高等教育机构，乌拉尔分支机构，工业企业以及车里雅宾斯克州，斯维尔德洛夫斯克州和库尔干州政府的力量。