Учёными лаборатории прикладной механики Федеральной политехнической школы Лозанны в Швейцарии удалось разработать метод, существенно упрощающий разработку микротурбокомпрессоров следующего поколения, которые на 20-25% сократят потребление энергии тепловыми насосами. Новый метод подробно изложен в статье издания «Journal of Engineering for Gas Turbines and Power». Основой новой разработки является применение искусственного интеллекта.

Турбокомпрессоры являются более эффективными по сравнению с поршневыми компрессорами, кроме того, их габариты в десять раз меньше. Но всё же применение этих мини-компонентов в конструкции тепловых насосов несколько затруднено из-за крошечного диаметра крыльчатки (до 20 миллиметров) и высокой скорости вращения (выше 200000 оборотов в минуту).

Швейцарские исследователи предложили использовать один из процессов машинного обучения «символьную регрессию» для получения простых уравнений, позволяющих быстро провести расчёт оптимальных размеров и других параметров турбокомпрессора для конкретного теплового насоса с определёнными характеристиками.

Предложенный метод радикально упрощает первый и чрезвычайно важный этап в разработке турбокомпрессоров – этап проектирования, на котором определяются идеальные размеры и необходимая скорость вращения крыльчатки турбокомпрессора для требуемого теплового насоса при заданных условиях. На этом этапе очень важна точность полученных результатов, так как это значительно сокращает общее время разработки. Ранее для этих целей инженеры использовали метод на основе специальных диаграмм, но результат таких расчётов оказывался всё же недостаточно точным, тем более, если речь шла о мини-установках. Такой способ не учитывает применение новейших технологий.

Новый алгоритм проведения этапа проектирования параметров турбокомпрессора использует в качестве входных данных результаты 500000 симуляций, а в качестве выходных данных инженеры получают сгенерированные уравнения, которые будут применены вместо диаграмм. При применении нового метода результаты его работы более надёжны, детальны и точны, в том числе и для турбокомпрессоров небольших размеров, а процесс вычисления проходит в 1500 раза быстрее.

Разработанный швейцарскими учёными метод значительно сокращает количество этапов традиционного проектирования и способствует более лёгкому внедрению и широкому распространению микротурбокомпрессоров в тепловых насосах.