Ученые нашли способ снизить вибрации в водородных трубопроводах

Развитие «зелёной» энергетики сталкивается с серьёзной проблемой: безопасная транспортировка водорода остаётся сложной задачей. Газ, в семь раз легче природного, требует перекачки под высоким давлением, что приводит к сильным вибрациям на изгибах трубопровода. Эти колебания ускоряют усталость металла и увеличивают риск утечек. Учёные Пермского Политеха разработали уникальную методику проектирования внутренних элементов труб, позволяющую эффективно гасить вибрации, аналогов которой пока нет в мире, сообщили в пресс-службе университета.

Ранее для снижения колебаний использовались металлические перегородки, хорошо зарекомендовавшие себя для природного газа или воздуха. Однако при транспортировке водорода они оказываются малоэффективными и иногда даже усиливают вибрации, ускоряя износ конструкции.

Исследователи создали цифровую модель участка трубопровода с несколькими перегородками и детально изучили их поведение в потоке водорода. В виртуальных экспериментах проверялись разные варианты конструкции первой перегородки — сплошная и с отверстиями разного диаметра, а также отслеживалась передача колебаний на последующие элементы.

«Мы заметили, что перегородка с отверстиями вибрирует меньше, но энергия колебаний не исчезает, а передаётся дальше, из-за чего следующая сплошная пластина может колебаться сильнее первой», — пояснил декан аэрокосмического факультета ПНИПУ Владимир Модорский.

Моделирование показало, что для водородных трубопроводов эффективнее использовать цепочку из трёх и более сплошных перегородок. Такая последовательность позволяет снизить вибрации на участке трубы примерно в два раза и существенно уменьшить нагрузку на металл.

Для проверки корректности модели учёные усложняли расчёты, уменьшая размер вычислительных ячеек и сопоставляя результаты с поведением других газов. «Когда показатели перестали меняться при дальнейшем уточнении сетки, стало ясно, что модель стабильно и корректно описывает процесс», — отметила аспирант ПНИПУ Маргарита Серегина.

Разработанная методика даёт инженерам возможность заранее рассчитывать оптимальное количество перегородок, их форму и расположение в зависимости от условий эксплуатации. Это будет полезно при проектировании магистральных водородных трубопроводов, заправочных станций и энергетических установок, повышая безопасность инфраструктуры и продлевая срок службы оборудования.

Читайте также: