Учёные САФУ собрали климатическую аэродинамическую трубу

Сотрудники молодежной лаборатории использования альтернативных источников энергии в Арктической зоне Российской Федерации спроектировали и собрали климатическую трубу для исследования процесса обледенения лопастей ветрогенераторов.

С помощью установки учёные будут создавать обледенение на профилях учебной ветроэнергетической станции и исследовать антиобледенительные технологии.

Слой замёрзшей воды на лопастях станции будет моделировать система подготовки. Первым этапом воздух будет проходить через вентилятор, где система установит расход воздуха. Затем в работу вступит распылитель влаги, который поддержит уровень влажности на измерительном участке. В зависимости от скорости воздуха, характеристик влаги и температуры, исследователи смогут смоделировать условия образования льда и посчитать, сколько осадков намерзает на модели за определённое время.

Как рассказал руководитель лаборатории использования альтернативных источников энергии Павел Марьяндышев, подверженность ветрогенераторов обледенению создаёт препятствие к полноценному использованию ветроэнергетических ресурсов северных территорий.

"Обледенение лопасти приводит к ухудшению аэродинамики из-за изменения формы профиля и повышенной шероховатости поверхности. Образование льда на лопастях приводит к уменьшению подъемной силы и в то же время к увеличению силы лобового сопротивления, что приводит к снижению выходной мощности ветряной турбины", – объяснил Павел Андреевич.

Стандартные антиобледенительные технологии, используемые в самолётостроении, для ветрогенераторов не подходят. Если самолёту защита от наледи важнее на момент взлёта и набора высоты, то ветрогенератору – на весь срок работы, а противообледенительных жидкостей такого длительного действия нет. Поэтому энергетические компании прибегают к механическому способу очистки от наледи. Такой способ требует остановки ветрогенератора.

Как рассказал научный сотрудник лаборатории использования альтернативных источников энергии в Арктической зоне Павел Алексеев, учёные САФУ нашли несколько более эффективных способов защиты материалов от обледенения. Экспериментальная установка позволит испытать эти способы в известных условиях работы ветряных турбин в Арктике.

До появления климатической аэродинамической трубы учёные САФУ апробировали технологии на обледенении, созданном с помощью охлаждающих приборов, помещённых внутрь лабораторных лопастей. Результаты таких экспериментов имели погрешности, поскольку образовывался не тот тип льда, который страшен ветрякам.

"Наледь на ветряках образуется, когда капельки воды ударяются о поверхность охлажденной лопасти и начинают замерзать, налипая друг на друга. Есть разные виды образующегося льда, гладкий лед опаснее всего", – рассказал Павел Алексеев.

Климатическая аэродинамическая труба позволяет нарастить именно гладкий лёд. Воздух для экспериментов будет забираться с улицы. Длина климатической трубы составляет шесть метров.

"Сначала мы разработали общий план установки. Затем заказали запчасти и все необходимое вспомогательное и основное оборудование. В течение лета мы вместе со студентами и аспирантами Высшей школы энергетики нефти и газа собирали установку: монтировали основу, термоизолировали внешнюю поверхность, подготовили измерительный участок. Сейчас идёт окончательный монтаж, выравнивание трубы, установка приборов. К началу декабря планируем провести первые эксперименты на климатической трубе", – рассказал Павел Денисович.

Напомним, молодёжная лаборатория технологий использования альтернативных источников энергии в Арктической зоне Российской Федерации была открыта в САФУ в 2024 году при поддержке Министерства науки и высшего образования России. Сотрудники лаборатории проводят исследования по повышению эффективности непроектных видов топлива, в том числе ветряной и солнечной энергии.

Источник: Пресс-служба САФУ имени М.В. Ломоносова