Об этом сообщила пресс-служба вуза.
Ее создание стало ответом на ключевую проблему «зеленой» энергетики - высокий риск утечек при транспортировке водорода из-за мощных колебаний, возникающих в трубах под давлением.
Традиционные подходы к проектированию надежных конструкций для таких трубопроводов оказались неэффективны. Водород значительно легче природного газа, что требует поддержания очень высокого давления для его перекачки. Это приводит к возникновению сильных вибраций на каждом повороте или неровности трубы. Вибрации вызывают «усталость» металла и микроповреждения, через которые молекулы водорода, будучи крайне малыми, легко просачиваются, создавая взрывоопасную угрозу.
Для подавления опасных колебаний в трубопроводах используют специальные внутренние перегородки - металлические панели, гасящие поток газа. Ранее их проектировали на основе устаревших решений или простых расчетов, не учитывавших физику водорода, что могло даже усиливать вибрации.
Новая методика позволяет проектировать оптимальные перегородки. Ученые создали компьютерную модель участка трубопровода с двумя пластинами и запустили виртуальный эксперимент, задав давление, как в реальной системе. Исследователи отследили, как газовый поток взаимодействует с первой перегородкой, принимающей основной удар.
Как пояснил доктор технических наук, декан аэрокосмического факультета В. Модорский, сравнение трех состояний первой перегородки - сплошной, с малым и большим отверстием - показало, как меняется ее вибрация и какая часть колебаний передается дальше. Это позволило понять влияние размеров отверстий на вибрационную нагрузку всей конструкции.
Модель показала, что отверстия в первой перегородке снижают силу ее вибрации, но энергия колебаний передается дальше. Вторая сплошная пластина при этом начинает колебаться в два раза сильнее. Ученые пришли к выводу, что дополнительная сплошная перегородка снижает колебания на всем участке в два раза. Таким образом, для водорода наиболее эффективна установка трех и более пластин для последовательного гашения вибраций.
Для проверки достоверности модель прошла строгую валидацию. Как отметила аспирантка кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» М. Серегина, участок трубы делили на все более мелкие ячейки, чтобы отследить изменения давления и вибраций в зонах. Когда показатели перестали меняться при увеличении детализации, точность модели была подтверждена.
Развитие водородной энергетики рассматривается как один из ключевых путей декарбонизации мировой экономики. Водород, полученный с помощью возобновляемых источников энергии («зеленый» водород), не производит выбросов CO2 при использовании, однако создание безопасной и эффективной инфраструктуры для его транспортировки остается серьезным технологическим вызовом, над решением которого работают ученые по всему миру.
Автор: А. Шевченко
