Каждый из нас сталкивался с этим: где-то в стене гудит вентиляция, в трубах что-то шумит, а счета за электричество и отопление заставляют задуматься об экономии. Оказывается, причина может скрываться в вихрях — тех самых воздушных воронках, которые возникают в местах изгибов и соединений труб. Исследователи БГТУ им. В.Г. Шухова выяснили, как с ними бороться.
Почему это важно?
Представьте, что воздух или вода текут по трубе. На пути встречается поворот, сужение или разветвление — и поток срывается, образуя бесполезные вихри. Они не только создают шум, но и работают как пробки: чтобы протолкнуть жидкость или воздух дальше, системе приходится тратить гораздо больше энергии. В масштабах здания это выливается в колоссальные цифры: до половины всех затрат электричества уходит именно на то, чтобы «продавить» воздух через такие проблемные участки.
Учёные нашего университета под руководством заведующей кафедрой теплогазоснабжения и вентиляции Ольги Аверковой получили грант Российского научного фонда (№25-29-01023), чтобы раз и навсегда разобраться с этими вихрями.
Как родилась идея?
Оказалось, что у вихрей есть четкие границы. Если их вычислить и буквально «срезать» мертвые зоны, спроектировав трубу по форме этих границ, то сопротивление потоку резко падает. Раньше подобный подход успешно применяли для проектирования местных отсосов — устройств, которые захватывают вредные выделения на производствах. Теперь ту же логику решили применить к обычным воздуховодам и трубам.
Для расчетов ученые используют метод дискретных вихрей — мощный математический инструмент, который позволяет смоделировать поведение потока и найти те самые идеальные очертания, при которых вихри просто не образуются.
Где это пригодится?
Результаты проекта найдут применение буквально везде, где есть трубы:
• в системах вентиляции и кондиционирования — снижение шума и энергопотребления вентиляторов;
• в отоплении и водоснабжении — насосы будут тратить меньше энергии на прокачку теплоносителя;
• в промышленности — можно проектировать более эффективные трубопроводы для любых жидкостей и газов.
Проще говоря, трубы будущего станут умнее: их форма будет не случайной, а рассчитанной до миллиметра, чтобы воздух и вода скользили по ним без лишнего сопротивления. Это значит — тишина в квартирах и заметная экономия в квитанциях за ЖКХ.
«Результаты работы имеют существенное практическое значение и открывают множество новых фундаментальных и прикладных задач по снижению энергопотребления в системах вентиляции и кондиционировании воздуха, отопления, водо- и газоснабжения»,— поделилась текущими планами Ольга Аверкова.
Сейчас учёные БГТУ создают математические модели, печатают опытные образцы и готовятся к экспериментам. Впереди — разработка конкретных конструктивных решений, которые смогут использовать проектировщики и строители по всей стране.
#БГТУ_новоcти
#БГТУ_наука
bstu.ru
