В вузе моделируют процессы переноса в сложных пористых средах

Над проектом работают ученые кафедры «Промышленная теплоэнергетика»

Стратегия научно-технологического развития нашей страны, утвержденная в 2016 году Указом Президента России, предполагает переход к новым материалам и способам их конструирования. Сегодня широкое применение в различных теплообменных устройствах, фильтрах, катализаторах, строительных конструкциях находят пористые материалы. Они представляют собой твердые тела с внутренними полостями или порами в виде сети микроскопических отверстий, которые могут быть заполнены воздухом, водой или другими веществами. Наиболее интересны структуры с порами (ячейками) в виде трижды периодических минимальных поверхностей (ТПМП).

Группа теплофизиков кафедры «Промышленная теплоэнергетика» Политеха разрабатывает модели тепловых, гидро- и газодинамических процессов в пористых средах на основе трижды периодических поверхностей минимальной энергии. Исследование поддержано несколькими грантами Российского научного фонда, в том числе грантом РНФ № 23-79-10044. Ученые создают новые материалы с требуемыми тепловыми, гидрогазодинамическими свойствами Над проектом трудятся аспиранты Андрей Попов, Софья Зинина, Дмитрий Брагин, Равиль Мустафин под руководством проректора по интеграционным проектам, заведующего кафедрой Антона Еремина.

– Пористых материалов, состоящих из элементарных ячеек, которые имеют строгое математическое описание, известно уже немало, – объясняет Антон Еремин. – Ячейкам даны названия или по именам их исследователей: поверхность Шона, Шварца, Неовиуса, или по форме поверхности – например, гироид. Комбинируя разные ячейки, изменяя их структурные параметры, мы можем получить пористые материалы с требуемыми теплофизическими и гидродинамическими характеристиками.

Эффективность применения пористых материалов в разных отраслях промышленности определяется точностью описания процессов переноса в поровом пространстве. Однако при вычислении значений температур, скоростей, давлений нередко используются грубые допущения. Имея в распоряжении различные сгенерированные ТПМП-структуры, политеховцы занимаются расчётом параметров ячеек, от которых зависят заданные термо-, гидро-, газодинамические свойства материала. Варьируя параметры периодичности, можно изменять свойства одной ячейки или масштабировать их на нужное количество пор.

Подробнее о том, чем интересны чем еще интересны пористые материалы, как их изучают и для чего применяют, можно прочитать в онлайн-версии университетского научно-популярного журнала «Технополис Поволжья».