Лаборатория междисциплинарных проблем энергетики УлГТУ развивает эффективные методы прикладной математики для решения междисциплинарных проблем экологически чистого получения энергии из коммунальных и производственных отходов.
Коллектив лаборатории насчитывает более 40 исследователей, среди которых четыре доктора наук, в том числе греческий ученый, крупный специалист в области прикладной математики, профессор университета Фракии им. Демокрита Теодор Симос. В реализации научного проекта задействованы 12 молодых кандидатов технических наук, десять аспирантов и пять студентов.
«Проект по развитию методов прикладной математики для решения междисциплинарных проблем экологически чистого получения энергии из коммунальных и производственных отходов является междисциплинарным. Для работы в лаборатории нужны знания в области энергетики, физики и теплофизики, математического моделирования, информационных технологий и искусственного интеллекта, программирования. Поэтому здесь задействованы сотрудники не только кафедры «Тепловая и топливная энергетика», но практически представители всех факультетов УлГТУ, большая группа студентов с сильными навыками в программировании и IT привлечена с факультета информационных систем и технологий», - отметил руководитель лаборатории междисциплинарных проблем энергетики, доктор технических наук, профессор Владислав Ковальногов.
Работа над созданием лаборатории междисциплинарных проблем энергетики началась в 2021 году. Проект реализуется благодаря победе вуза в конкурсе мегагрантов Министерства образования и науки РФ в рамках национального проекта «Наука». В структуре лаборатории сформированы три функциональных подразделения с высокотехнологичными рабочими местами.
Помещения лаборатории включают в себя конференц-зал, оснащенный мультимедийной системой связи, центр создания цифровых двойников с мощными компьютерами и системой виртуальной реальности, а также центр технических измерений с системой панорамной диагностики газожидкостных потоков «ПОЛИС 2D-200», газоаналитической и термоанемометрической аппаратурой.
«С помощью очков виртуальной реальности мы можем погрузиться в смоделированную нами топочную камеру, посмотреть движение газовых потоков и увидеть, в каких зонах сконцентрирована эмиссия вредных веществ, проанализировать возможные схемы рециркуляции газов для их эффективного дожигания и нейтрализации. Технической изюминкой нашего проекта является оригинальное многотопливное горелочное устройство. Мы исследуем возможности безэмиссионного комбинированного сжигания базового топлива (природный газ) с низкосортным субтопливом (свалочные газы, биогазы) и с водородным супер-топливом. Синхронизация и полнота сгорания топлива обеспечивается за счёт различной их закрутки. Технические решения комбинированных горелок нами запатентованы, поэтому мы свободно моделируем работу и оптимизируем конструкцию. После отработки технологии сгорания на цифровом двойнике и экспериментальной проверки, мы выдадим проект технического решения для внедрения», - рассказал Владислав Ковальногов.
Важным элементом для валидации цифровых двойников является система панорамной диагностики газожидкостных потоков «ПОЛИС 2D-200».
«Установка была получена и смонтирована в конце прошлого года. Высокоскоростная камера снимает процесс «разрезания» лазером воздуха. Для наглядности на этом устройстве воздух задымлен. Затем изображение передается на компьютер со специальным программным обеспечением. Данное устройство позволяет проверить точность математических расчетов путем определения полей скоростей движения частиц. «ПОЛИС 2D-200» является импортозамещающим аналогом немецкого оборудования», - рассказал исследователь лаборатории, кандидат технических наук, доцент Руслан Федоров.
На данный момент учеными разработаны теоретико-методологические основы расчетов, которые уже реализованы в программном пакете: сотрудниками лаборатории были оцифрованы горелки, камеры сгорания, проведены тестовые расчеты. В следующем году планируется закупка 3D-принтеров для создания прототипов элементов энергоустановок с целью их дальнейшей проверки на реальном производстве.