Перегрев остаётся одним из главных ограничений для повышения производительности суперкомпьютеров и безопасности ядерных реакторов: традиционные системы охлаждения не всегда справляются с растущими тепловыми нагрузками. Международная команда учёных, включая исследователей Южно-Уральского государственного университета, предложила метод магнитного жидкостного охлаждения, который позволяет точно контролировать тепловые процессы. Созданная компьютерная программа определяет безопасные диапазоны параметров, при которых магнитное поле не разогревает, а охлаждает поток жидкости. «Впервые удалось точно определить диапазоны параметров, при которых магнитное поле не разогревает, а охлаждает поток, что критически важно для мощных теплообменников, применимых для суперкомпьютеров и ядерных реакторов», — сообщили в пресс-службе ЮУрГУ.
В чём суть разработки
Как сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу Южно-Уральского государственного университета, учёные Политехнического института ЮУрГУ совместно с коллегами из Москвы и Багдада создали компьютерную программу на языке Python. Она основана на анализе двух ключевых параметров магнитной гидродинамики — числа Гартмана, отвечающего за магнитное торможение потока, и числа Бринкмана, характеризующего внутренний нагрев жидкости из-за вязкости и электрического сопротивления.
Исследователи показали, что сильное магнитное поле может не только повышать температуру потока, но и снижать её, когда жидкость почти останавливается и перестаёт греться из-за трения. Это открытие позволяет управлять тепловыми процессами с высокой точностью.
Какие параметры признаны безопасными
Учёные определили безопасные диапазоны чисел Гартмана и Бринкмана для разных типов каналов. Для прямоугольного канала число Гартмана должно находиться в пределах 8–12, число Бринкмана — 0,05–0,3. Для круглой трубы — 10–15 и 0,1–0,4 соответственно.
При числе Бринкмана выше 0,5 начинается лавинообразный рост тепловыделения, а при значениях выше 2 возможно разрушение стенок из-за перегрева. Эти данные позволяют проектировать системы охлаждения с запасом прочности.
Какие результаты показало моделирование
Моделирование проведено для круглой трубы и прямоугольного канала. Экспериментально установлено, что в прямоугольном канале магнитное торможение проявляется сильнее из-за складывающихся гартмановских слоёв. Круглая труба обеспечивает на 20–30% более эффективный отвод тепла при одинаковых условиях.
Где может применяться разработка
Разработка может использоваться при проектировании систем охлаждения суперкомпьютеров и ядерных реакторов. Также результаты исследования могут быть применены в металлургических установках и современных энергетических системах, где требуется эффективный отвод тепла в условиях высоких тепловых нагрузок.
Коротко: главное о методе магнитного жидкостного охлаждения
-
Кто разработал метод? Международная команда учёных, включая исследователей ЮУрГУ, коллег из Москвы и Багдада.
-
Какая программа создана? Компьютерная программа на языке Python для расчёта параметров магнитного охлаждения.
-
Какие параметры анализируются? Числа Гартмана (магнитное торможение) и Бринкмана (внутренний нагрев).
-
Какие диапазоны безопасны? Для круглой трубы: 10–15 и 0,1–0,4; для прямоугольного канала: 8–12 и 0,05–0,3.
-
Где может применяться? Для охлаждения суперкомпьютеров, ядерных реакторов, металлургических установок.
Резюме
-
Учёные создали компьютерную программу для расчёта оптимальных параметров магнитного жидкостного охлаждения, позволяющую управлять тепловыми процессами.
-
Определены безопасные диапазоны чисел Гартмана и Бринкмана для круглых и прямоугольных каналов.
-
При превышении пороговых значений начинается неконтролируемый нагрев, что может привести к разрушению оборудования.
-
Метод применим для охлаждения суперкомпьютеров, ядерных реакторов, металлургических и энергетических установок.
-
Разработка выполнена международным коллективом с участием российских и иракских учёных.
Материал подготовлен изданием «Техносуверен» (technosuveren.ru).
Дата публикации: 12 августа 2026 года.
