Об этом сообщило Минобрнауки РФ.
Разработка найдет применение при совершенствовании гибридных ветроэнергетических установок, в военной и гражданской технике, при создании насосных и компрессорных установок, транспортных средств и другой техники, имеющей двигатель внутреннего сгорания.
Для любопытных отметим, что энергетические установки представляют собой комплекс взаимосвязанного оборудования и сооружений для производства, передачи, накопления, распределения или потребления энергии.
Как правило, они используются в промышленности, сельском хозяйстве, для отопления и снабжения электроэнергией населенных пунктов.
Энергетические установки очень популярны в северных регионах России, где температура в зимний период опускается до -50°С и ниже.
Ветроэнергетическая установка (ВЭС) - это устройство, которое преобразует набегающий поток ветра в электрическую энергию.
Набегающий поток ветра заставляет вращаться ротор ветроустановки, кинематически соединенный с электрическим генератором, который при вращении вырабатывает электроэнергию.
Все ветрогенераторы делятся на 3 основных класса: крупные (мощностью свыше 1 МВт, высотой более 100 м), средние ( 100 кВт - 1000 кВт), и малые мощностью до 100 кВт.
В Арктике, за Полярным кругом и на Дальнем Востоке много небольших, мало потребляющих электроэнергию объектов. Именно здесь выгодно использовать малые ВЭС.
Область применения малых ВЭС в Арктике:
- для нужд безопасности на военных базах, для систем слежения и так далее;
- для нефтегазовых объектов;
Но есть нюанс, при скорости ветра выше 11 м/сек нужно ограничивать мощность на ветроколесе.
Может произойти разрыв лопастей из-за раскручивания колеса.
При скорости ветра выше 25 м/сек разрушение ветроустановки неизбежно.
Ученые южноуральцы разработали электромеханическую систему управления, которая может подтормаживать ветроколесо, не давать установке раскручиваться до предельных скоростей.
Система управления состоит из механического и электрического блоков, программируемого микроконтроллера, а также набора датчиков для мониторинга текущего состояния основных компонентов ветроустановки.
Цифровые двойники существенно упрощают проектирование таких систем.
Разработанная в ЮУрГУ программа по функциональным возможностям не уступает зарубежным аналогам, но является более гибкой: в математические модели компонентов можно внести изменения на всех этапах создания цифрового двойника.
Виртуальная установка легко создается с помощью мыши на экране компьютера из определенного набора компонентов.
На полученной модели можно проводить расчетные эксперименты и подбирать оптимальные конструктивные характеристики.
Особое внимание уделяются увеличению количества тепловой энергии, утилизируемой от двигателя.
КПД поршневого двигателя не превышает 40-45%, остальная часть энергии (от 60%) безвозвратно теряется в окружающую среду.
Оптимизация с помощью имитационной модели конструктивных характеристик и параметров работы двигателя позволит утилизировать большую часть вырабатываемой энергии, чтобы в дальнейшем использовать ее вновь.
Цифровизация промышленности – это одно быстро развивающееся направлений НИОКР в мире.
Ранее ученые ЮУрГУ в рамках концепции «Индустрия 4.0» анонсировали уникальные проекты создания цифровых двойников агрегатов металлургических и машиностроительных предприятий.
В июне 2019 г. группа электромеханики кафедры летательных аппаратов Политеха ЮУрГУ, адаптирующая ракетно-космические технологии к промышленному оборудованию, анонсировала несколько цифровых моделей, отражающих различные физические процессы электропривода, отличающиеся не только используемыми программными средствами, но и методами математического описания.
Говоря простым языком инженеров - программистов, цифровая индустрия - ключевое направление ЮУрГУ как «SMART-университета цифровых трансформаций».
Автор: Н. Жабин
