В Перми разработали модель, рассчитывающую шумоподавление при транспортировке водорода

ПЕРМЬ, 22 февраля. Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета разработали математическую модель, способную рассчитать шумоподавление при транспортировке водорода. Это позволит предприятиям в каждом конкретном случае индивидуально подбирать шумоподавляющий материал при строительстве газопроводов и уменьшать негативное влияние шума на органы слуха и работу оборудования, сообщили ТАСС в пресс-службе вуза.

"При транспортировке газа, в том числе и водорода, возникает повышенный шум на газораспределительных станциях. Он вредит органам слуха и негативно влияет на работу оборудования. Ученые изучили поведение звуковых волн во время течения водорода по трубам и протестировали перегородки из разного материала. Они разработали численную модель, в которую подставляются параметры материалов и определяется, с какой частотой и амплитудой будет колебаться перегородка и как будет изменяться давление", - рассказали в университете.

По словам ученых, поскольку одним из приоритетных направлений развития энергетики в России является транспортировка и хранение водорода и водородосодержащих газовых смесей для потребления внутри страны и экспорта, со временем водород заменит традиционные уголь, нефть и газ. Его применение будет расширяться для заправки автотранспорта, отопления зданий, в производстве и добыче сырья, на промышленных объектах в качестве источника энергии. По оценкам специалистов, к 2040 году протяженность системы трубопроводов для водорода достигнет более 23 тыс. км, из которых 75% будут составлять переоборудованные действующие магистрали для природного газа. Однако при эксплуатации существующих труб во время перемещения водорода шум может значительно превышать безопасную для человека норму. В частности, по СанПиН в производственных помещениях уровень звука должен быть в пределах 80 дБ. Но, например, при звуке проезжающего грузового вагона в 90 дБ уже нарушается работа органов слуха, а звук отбойного молотка в 120 дБ, и для человека без наушников почти невыносим.

О расчете

"Раньше модели учитывали только газодинамику, то есть, как газ движется и взаимодействует с твердыми недеформируемыми преградами. Мы разработали модель, которая учитывает не только это, но и деформации конструкции при воздействии на него потока водорода. Раньше такого не было. Попытки уменьшить шум были, но методом проб и ошибок. Сейчас модель позволяет рассчитать все до активных действий на практике", - сообщил доктор технических наук, декан аэрокосмического факультета ПНИПУ Владимир Модорский.

Как пояснила инженер центра высокопроизводительных вычислительных систем ПНИПУ Маргарита Серегина, в одних случаях поток газа вызывает колебания перегородок и приводит к резонансу, то есть усилению шума, а в других, наоборот - ослабляет или даже гасит звуковую волну. "На практике наша модель может работать так: предприятия будут подбирать материал для перегородок, их конструкцию, как расположить и в каком количестве для конкретного случая, то есть получат "индивидуальный расчет" по снижению шума", - добавила Серегина, отметив, что в конечном счете новая модель позволит ускорить процесс перехода отечественной энергетики на водородные ресурсы.

Статья ученых Пермского политеха опубликована в журнале "Вестник ПНИПУ Механика" №6 за 2023 год. Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России.