Инжиниринговый центр "Промышленная аэродинамика" занимается научными исследованиями и техническими разработками в области промышленной аэродинамики с доведением результатов до стадии внедрения, "под ключ".
Перечень реализованных проектов, хоздоговорных работ и научных исследований, выполненых действующим составом кафедры, по состоянию на 2023 г.
|
№
|
Наименование объектов исследования
|
Краткое описание
|
Результат
|
|
1
|
Коптильни и духовые шкафы
|
В работе решалась проблема неравномерного распределения температуры. Были проведены исследования движения нагретых масс воздуха внутри коптильни и определены факторы на него влиющие. В результате анализа были найдены решения, позволяющие добиться равномерного распределения температуры внутри коптильни.
|
Готовые изделия для промышленного использования, введены в строй, гарантийное обслуживание
(рисунок Б.1).
|
|
2
|
Ветрогенераторы
|
Инициативные работы по созданию инвестиционно привлекательного продукта. В ходе них разработаны, изготовлены и испытаны опытные образцы ветроэнергетических установок мощностью 600 Вт и 6 кВт.
|
Готовые изделия, прототипы
(рисунки Б.2 и Б.3)
|
|
3
|
Мосты и мостовые конструкции
|
Проблемы с аэроупругими коллебаниями мостов возникают как на этапе строительства, так и на этапе эксплуатации. Научно-исследовательские и практические работы по данной тематике дали ответы на ключевые вопросы: какими характеристиками обладают типовые (наиболее распространённые) пролётные строения мостов и как обеспечить безопасное строительство мостов.
|
Сформированы рекомендации, предложены способы решения проблем, применены конкретные меры на натурных объектах
(рисунки Б.4 – Б.10)
|
|
4
|
Аэродинамика автомобилей и других наземных транспортных средств
|
Актуальная проблема как для гоночных автомобилей, так и для грузового транспорта, находящегося продолжительное время в движении с высокой средней скоростью. Были проведены исследования моделей в аэродинамических трубах.
|
Предложены варианты улучшения аэродинамических характеристик автомобилей
(рисунок Б.11)
|
|
5
|
Высотные здания
|
Аэродинамика высотных зданий это отдельная тема для исследований, особенно если здания имеют нетипичную форму. Грамотный учёт ветровых нагрузок на высотное здание – это залог безопасности при его дальнейшей эксплуатации. Проведение исследований таких объектов бросает много вызовов аэродинамикам – это и моделирование приземного воздушного слоя, и учёт аэроупругих колебаний, и исследование ветровой обстановки в пешеходных зонах (необходимо обеспечить комфортные скорости ветра для пешеходов), и ветровая обстановке в зоне крыш, ведь высотки оснащены вертолётными площадками, а для безопасного взлёта и посадки вертолёта необходимо знать благоприятные направления подлёта и самое главное – опасные направления. Задача становиться ещё интереснее, когда два и более высотных зданий расположены совсем рядом, да и к тому же окружены другими постройками.
|
Предоставлена информация о нагрузках на здания, ветровых обстановка в особо важных зонах.
Предложены пути обеспечения комфортной ветрой обстановки в пешеходных зонах и д.р.
(рисунки Б.12 – Б.17)
|
|
6
|
Жилые и промышленные комплексы
|
В целом всегда интересно и для жилых, и для промышленных объектов, где будут скапливаться выбросы, а где будут формироваться некомфортные скорости ветра. Информация о структуре течения позволяет принять меры, чтобы сделать жизнь людей комфортнее, а работу предприятия безопаснее для окружающей среды.
|
Информация о структурах течений, рекомендации по устранению нежелательных явлений.
(рисунки Б.18 – Б.20)
|
|
7
|
Аэродинамика геофизических зондов
|
Оборудование для геофезических исследований должно быть вынесено за пределы вертолёта, чтобы снизить влияние элетромагнитных шумов, и дать возможность использовать большие (негабаритные) антены для излучения и приёма сигнала. Но подвешенные снаружи геофизические зонды должны быть устойчивыми к воздушным потокам от винта вертолёта и ветра, иначе говоря они не должны беспорядочно вращаться, а занимать строго определённое положение. Для этого на кафедре АГД проведены исследования, спроектированы и построены несколько вариантов аэродинамических платформ для таких зондов.
|
Готовые изделия для промышленного использования, переданы заказчику
(рисунки Б.21 – Б.23)
|
|
8
|
Малоразмерные турбины
|
Турбина приводится в движение напором воздуха она способна вращать винт, создающий тягу, или электрогенератор, вырабатывающий энергию.
|
Готовые изделия для промышленного использования, переданы заказчику
(рисунок Б.24)
|
|
9
|
Вертикальные аэродинамические трубы
|
Мечта всех спортсменов-экстремалов, тех кто любит прыгать с парашютом или, наооборот, боится.
|
3Д-модели, опытные образцы лопастей винта (рисунок Б.25)
|
|
10
|
Прочие работы
|
Фонтан в 1-м корпусе НГТУ и др.
|
(рисунок Б.26)
|
|
11
|
Мостовой переход через реку Иртыш
|
Исследования причин аэроупругих колебаний мостового перехода через реку Иртыш на секционных моделях и расчетными методами и разработка рекомендаций по гашению колебаний
|
Разработаны гасители колебаний
|
|
12
|
ГОСТ Р 59625-2022 "Дороги автомобильные общего пользования. Мостовые сооружения. Правила расчета и подтверждения аэроупругой устойчивости"
|
Методика определения амплитуд колебаний пролетных строений мостов при вихревом возбуждении, рекомендованная ГОСТ, разработана на кафедре аэрогидродинамики
|
ГОСТ утвержден приказом Росстандарта от 18 января 2022 года № 10-ст.
|
|
13
|
Висячие мосты из легких полимерных материалов
|
Исследование аэроупругих колебаний пролетных строений висячих мостов из легких полимерных материалов
|
Исследованы аэродинамические характеристики моста, предложены мероприятия по обеспечению допустимого уровня аэроупругих колебаний
|
|
14
|
Климатическая аэродинамическая труба (КАДТ)
|
Разработка эскизного проекта КАДТ
|
КАДТ построена, запущена в эксплуатацию
|
|
15
|
Вентиляторная группа климатической аэродинамической трубы (КАДТ)
|
Разработка и изготовление вентиляторной группы КАДТ
|
Вентиляторная группа изготовлена, прошла успешные испытания в составе КАДТ
(рисунок Б.27)
|
|
16
|
Беспилотный летательный аппарат
|
Разработка и оптимизация конструкции беспилотного летательного аппарата
|
Успешные летные испытания опытного образца
|
|
17
|
Периодический струйный вихрегенератор
|
Исследования влияния параметров переодического струйного вихрегенератора на отрыв пограничного слоя
|
Выбор оптимальных параметров вихрегенератора
|
Рисунок Б.1 — Разработанная и изготовленная на кафедре АГД промышленная коптильная камера
Рисунок Б.2 — Модели ветрогенераторов во время испытаний в рабочей части аэродинамической трубы Т-503 НГТУ. Ветрогенератор с горизонтальной осью на режиме флюгирования (винт запрокидывается вверх при сильных порывах ветра во избежании разрушения лопастей и выхода на неблагоприятные режимы работы электрогенеатора, механизм запрокидывания разработан на кафедре АГД) (слева) и ветрогенератор с вертикальной осью (с оригинальной конструкцией разработанной на кафедре АГД) (справа) (фото из архива)
Рисунок Б.3 — Натурные ветроэнергетические установки мощнностью 0,6 кВт (сверху) – ветрогенератор с горизонтальной на режиме флюгирования (запрокинут винт), прожектор установленный снизу питался энергией вырабатываемой установкой, и 6,0 кВт (снизу) – ветрогенератор с вертикальной осью, его лопасти и система их крепления были выполнены по оригинальной конструкции и обеспечивали запуск ветряка при малых скоростях ветра, а также обеспечивали безопасную работу при скоростях ветра превышающих максимально допустимую (фото из архива)
Рисунок Б.4 — Моделирование реальной ситуации в аэродинамической трубе: близкое расположение двух мостовых конструкций при строительстве. Решетка в рабочей части трубы(горизонтальные стрежни) иммитирует атмосферную турбуленстность и приземный пограничный слой.
Сверху: модель пролетного строения моста черех р. Томь в Кемерово. Снизу: модель пролетного строения моста через р. Иртыш в г. Омске: первая и вторая очереди пролетного строения.
Рисунок Б.5 — Элементы численного моделирования обтекания пролётного строения моста: реальный объект упрощается до приемлемой адекватной модели, чтобы сократить врямя выполнения расчётов и потребные ресурсы на их выполенение
Рисунок Б.6 — Различное визуальное представление течения в окресности прямоугольной балки (простейшая модель моста, либо любого друго аналогичного объекта)
Рисунок Б.7 — Амплитудно-частотные характеристики: при различных скоростях и направлниях ветра (слева) и при фиксированном направлении ветра с примененением различных мерпо уменьшению амплитуды колебаний мостовых конструкций (справа).
ДМП – динамически подобная модель пролётного строения Барнаульского моста в исходной конфигурации, УСТР – она же, но с устройствами гашения колебаний, СЕКЦ – секционная модель моста без устройств.
Рисунок Б.8 — Монтаж пролетного строения моста через р. Томь в г. Томске c установленными гасителями колебаний
Рисунок Б.9 — Варианты устройст для гашения нежалательных колебаний моста при его надвижке на опоры
Рисунок Б.10 — Сполеры и щитки разработанные на кафедре АГД установленные на конструкцию мостов при их монтаже
Рисунок Б.11 — Исследование картины течения возле моделей автомобилей в аэродинамической трубе
Рисунок Б.12 — Модели высотных зданий для испытаний в аэродинамической трубе: аэроданимически подобные модели напечатанные на 3Д-принтере для исследования картины обтекания (слева) и упрощённые дренированные модели для определения распределённых ветровых нагрузок на каждое здание
Рисунок Б.13 — Модели высотных зданий (синии) в окружении других построек (красные) в контексте местности: рельефа и растительности в рабочей части аэродинамической трубы Т-503 НГТУ
Рисунок Б.14 — Визуализация течения в окрестности высотных зданий
Рисунок Б.15 — Визуализация течения в окресности вертолётных площадок. Голубыми стрелочкми показано направление движения воздуха. На основании этой картины течения, можно определить высоту (отмечена пунктиром) выше которой не безопасно подниматься на вертолёте, поскольку скорость ветра там достигает наибольших значений, ниже этой высоты скорости ветра меньше, но течение имеет вихревую структуру и меняеят своё направление с высотой. При сближении с крышой высотного сдания пилоты должны учитывать эти особенности, что бы обеспечить безопасность полёта.
Рисунок Б.16 — Исследование ветровой обстановки в пешеходной зоне: экспериментальное (сверху) и численное (снизу). Из-за ограждения в пешеходной зоне ветер существенно разгоняется, в 1,5…1,7 раза, по сравнению со скоростью ветра на высоте 10 м. Грубо говоря, если по прогнозу скорость ветра будет достигать 3 м/с, то в этой зоне он будет равен почти 5 м/с. Чтобы пешеходов не сбивало с ног потоком воздуха, необходимо либо убрать ограждение, либо сделать его сквозным.
Рисунок Б.17 — Эпюра распределения нагрузок по всем омываемым поверхностям здания. Чёрной стрелкой показано направление ветра, красным крестом оси. Красные эпюры это нагрузка направленная внутрь здания, синяя – наружу, т.е. особенно на крыше воздушный поток «засасывает в себя здание» и если на его поверхности плохо закремплена металочерепица или сайдинг, то листы или панели могут быть оторваны и унесены воздушным потоком. Обычно это можно наблюдать на невысотных зданиях только при штормовых ветрах, около 20 м/с, однако для высоток значения скоростей, при которых будут формироваться такие же нагрузки, может быть ниже, в виду большой высотности.
Рисунок Б.18 — Модель промышленного комплекса и результаты саже-масленной визуалиции воздушных потоков, отражающих застойные зоны (тёмные пятна), где с наибольшей вероятностью будут скапливаться выбросы предприятия, а в зимнее время наметаться сугробы. Такое исследование позволяет правильно спроектировать вентиляцию и с ориентировать положение предприятия по сторонам света исходя из местной розы ветров
Рисунок Б.19 — Исследование местной картины течения воздуха на промышленном предприятии, так можно определить, как будут распространяться выбросы производимые предприятием
Рисунок Б.20 — Визуализация структуры течения в приземном слое (второй микрорайон ВАСХНИЛ, г. Новосибирск). Светлые пятна – высокие местные скорости ветра, чёрные пятна – застойные зоны: скопление пыли и летучего мусора, формирование снежных заносов. Можно дажо видеть формирование вихрей – «мини торнадо».
Рисунок Б.21 — Вертолёт поднимает геофизический зонд (верхнее фото), зонд подвешенный под вертолётом (нижнее фото) (зонды, а точнее аэродинамические платформы (красные конструкции), в которых они установлены, на фотографиях разные, но обе спроектированные и изготовлены на кафедре АГД)
Рисунок Б.22 — Геофизический зонд в сборе. На фоне зонда группа разработчиков аэродинамической платформы для него (большая красная конструкция).
Рисунок Б.23 — Некоторые варинаты аэродинамических обтекателей для подвесного геофизического оборудования.Основная задача таких устройств – обеспечение и сохранение устойчивого положения геофизического оборудования на внешной подвеске при движении несущих его вертолёта или самолёта.
Рисунок Б.24 — Малогабаритные турбины для приводов винтов моделий используемых при испытаниях в аэродинамических трубах ФГУП «СибНИА им. С. А. Чаплыгимна». Винт, вал с турбиной и корпус в сборе (сверху), турбина на валу (снизу).
Подобные малоразмерные турбины также были спроектированны и изготовлены в качестве приводов электрогенераторв обеспечивающих энергией устройства способствующих попышению объёмов добычи газа через скважену.
Рисунок Б.25 — Цифровая модель вертикальной аэродинамической трубы, цифровая модель винта и опытный образец лопасти винта в натуральную величину.
Рисунок Б.26 — Фонтан, долгое время работавший в 1 корпусе НГТУ, символизирующий основные законы механики (в настояще время демонтирован и не эксплуатируется)
|
а
|
б
|
Рисунок Б.27 – 3Д-модель вентиляторной группы (а), изготовленная вентиляторная группа (б)