Россия
Россия
Россия
Цель: Подтверждение работоспособности пассивного физико-химического способа защиты от обледенения контактного провода. Методы: Имитационная модель реализована в программной среде Python. Модель объединяет основные физические процессы: теплопередачу (распределение температуры в проводе и слоях покрытия), фазовый переход (замерзание воды с учетом скрытой теплоты), гидродинамику капель (движение воды под действием силы тяжести, поверхностного натяжения, ветра) и турбулентность (случайные флуктуации ветра, влияющие на траектории капель). Результаты: Разработана имитационная модель, учитывающая теплопередачу, фазовый переход воды, гидродинамику капель и турбулентность ветра на рельефной поверхности контактного провода с теплоизоляционным и гидрофобным покрытиями. Численные расчеты, выполненные явным методом конечных разностей с оператором Лапласиана, показали, что лед преимущественно формируется в нижних канавках рельефа, а турбулентность усиливает срыв капель, минимизируя обледенение верхней части. Модель подтверждает работоспособность способа повышения антиобледенительной эффективности проводника контактной сети, обеспечивающего пассивную защиту и удаление льда. Практическая значимость: Модель позволяет варьировать параметры (глубину рельефа, толщину и свойства покрытий, характеристики ветра) и прогнозировать зоны и интенсивность обледенения без дорогостоящих натурных экспериментов.
Контактный провод, обледенение, теплопередача, фазовый переход, рельефная по- верхность, гидрофобное покрытие, гидродинамика капель, турбулентность, имитационное моделирование, метод конечных разностей
1. Патент № 2827574 Российская Федерация, C-1 РФ, МПК 01B 5/2. Контактный провод с антиобледенительным покрытием для воздушных линий электропередач / В. П. Бубнов, В. А. Бараусов, В. И. Моисеев; заявл. № 2024106114 от 05.03.2024; Бюл. 28.
2. Толстых В. К. Математическое и численное моделирование нестационарных течений с фазовыми переходами в противоточных теплообменных аппаратах / В. К. Толстых, К. А. Пшеничный // Вестник ЮУрГУ. Серия: Математическое моделирование и программирование. — 2023. — № 16(2).
3. Симонов О. А. Численное моделирование фазового перехода «вода — лед» в высокопроницаемых водонасыщенных пористых средах / О. А. Симонов, Л. Н. Филимонова // Вестн. Тюменского гос. ун-та. Нефть, газ, энергетика. — 2023. — № 9(1). — С. 22–38.
4. Pakhomov M. A. Modeling of turbulent heat-transfer augmentation in gas-droplet flow / M. A. Pakhomov, V. I. Terekhov // Energies. — 2022. — № 15(16). — P. 5861.
5. Druzhinin O. A. The study of momentum, mass, and heat transfer in a droplet-laden turbulent airflow over a waved water surface by DNS / O. A. Druzhinin, Yu. I. Troitskaya, S. S. Zilitinkevich // J. Phys. Oceanogr. — 2022. — № 52(3).
6. Сорокин К. Э. Численное моделирование обледенения в программном комплексе FlowVision / Сорокин К. Э. и др. // Компьютерные исследования и моделирование. — 2020. — № 12(1). С. 83–96.
7. Калюлин С. Л. Численное моделирование обледенения при вибрациях аэродинамического профиля / С. Л. Калюлин, В. Я. Модорский // Вестн. ПНИПУ. Аэрокосм. техника. — 2023. — № 72. — С. 100–112.
8. Тальский А. Изучено влияние гидрофобных покрытий на обледенение самолетов / А. Тальский // 21mm.ru. — 20 декабря 2021.
9. Самарский А. А. Теория разностных схем / А. А. Самарский. — М.: Наука, 1977.
10. Хасанов М. Математическое моделирование нестационарного конвективного охлаждения многослойных тел при аддитивном производстве изделий / М. Хасанов и др. // Инж. вестн. Дона. — 2022. — № 7.
11. Садыков Т. Н. Использование Python для численного решения задач теплопроводности и визуализации результатов / Т. Н. Садыков, В. А. Галкин, Д. А. Моргун // Успехи кибернетики. — 2023. — № 4(3).
12. Балашов В. А. Прямое численное моделирование течений жидкости в поровом пространстве: дисс. … канд. физ.-мат. наук / В. А. Балашов. — МФТИ, 2021.
13. ElectricalSchool — Образование гололеда и изморози на проводах ЛЭП и борьба с ними. — 2019.
14. Фурсанов М. И. Гололедные аварии на ЛЭП — причины появления и способы предотвращения / М. И. Фурсанов, А. А. Фарино, П. С. Горудько // Энергохозяйство предприятий. — 2017. — № 2(95). — С. 26–29.
