Томские политехники придумали, как лучше бороться с обледенением самолетов

Обледенение – серьезная проблема в авиации и энергетике. Лед на крыльях самолетов или лопастях ветряных турбин ухудшает их работу. Один из способов борьбы с этим – создание супергидрофобных (сильно водоотталкивающих) поверхностей. На таких покрытиях капли не растекаются, а скатываются, как шарики.

Ученые использовали титановые пластины с лазерной обработкой и специальным покрытием, затем снимали на видео, как капли воды сталкиваются с поверхностью. На основе этих данных построили математическую модель, которая учитывает: текстуру поверхности, размер капель и скорость их удара.

«С точки зрения физики наш метод представляет из себя механистическое описание вовлеченных процессов и определение влияющих факторов, а связанная с ней математическая часть представляет набор алгебраических выражений, математических предположений и упрощений, характеризующихся новизной»,– рассказал соавтор исследования, доцент Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова Максим Пискунов.

Пока погрешность расчетов – 10-20%, но ученые продолжают улучшать модель, добавляя новые факторы, например, влияние температуры.

Сейчас эксперименты проводят при более высоких скоростях (до 20 м/с) и низких температурах, чтобы приблизить условия к реальным – например, к полету самолета в дождь или снег.

«На данный момент модель учитывает определенный широкий набор влияющих факторов, с учетом этих факторов и установленных границ применимости модель надежно прогнозирует поведение капли при соударении с наклонной водоотталкивающей стенкой. Добавление дополнительных факторов, которые действительно могут внести свой вклад в течение жидкости, следует учесть отдельно. Например, разный размер капель воды и материал покрытия учтен в модели, а вот вклад температуры поверхности в течение жидкости может быть критическим, изменяя прогнозы модели. Установление вклада температуры является темой нашего текущего исследования»,– отметил Максим Пискунов.

Исследование поддержано грантом Российского научного фонда, а его результаты опубликованы в международном журнале International Journal of Multiphase Flow.

Ранее мы рассказывали о том, как томские ученые придумали, как поглощать 5G излучения. Исследователи из ТГУ совместно с коллегами из Томского научного центра СО РАН и ТПУ изучили свойства гексаферритов бария – он поможет поглощать излучение 5G.