Проект, получивший финансирование от Российского научного фонда, направлен на комплексное исследование процесса с учетом различных параметров капли и свойств поверхности. Полученные данные помогут разрабатывать эффективные системы противообледенения для самолетов и модифицировать материалы, используемые в авиации.

Проблема обледенения транспорта уже давно сверхактуальна в аэрокосмической отрасли. Обледенение происходит, когда капли переохлажденной воды ударяются о различные элементы самолета, такие как фюзеляж, лопасти, элементы двигателя и другие поверхности. Образующийся лед изменяет структуру поверхности самолета, что ведет к снижению аэродинамики крыла и увеличению расхода топлива. Подробное понимание этого процесса позволит разработать эффективные композитные материалы для авиации, которые будут менее подвержены обледенению.

Ученые из Томского политехнического университета и их коллеги из новосибирского Института теплофизики СО РАН проведут экспериментальное и численное исследование соударения капель с твердой поверхностью, имеющей контролируемые характеристики в микро- и наномасштабе. Особенностью исследования будет описание поведения капель воды на поверхностях с различной смачиваемостью, которая влияет на процесс обледенения.

В исследовании учтут различные размеры капель воды и высокие скорости удара о поверхности. Температура жидкости также будут изменять в широком диапазоне. Это позволит предсказывать взаимодействие капли и поверхности при эксплуатации самолетов на разных высотах. Исследователи намерены учитывать различные характеристики поверхности, такие как смачиваемость, проникновение жидкости в структурированные и неструктурированные поверхности, микро- и наномасштабная шероховатость. Наконец, исследователи планируют изучить поведение капель при изменении угла наклона поверхности.

Ученые из Томского политехнического университета будут проводить эксперименты и принимать участие в численном моделировании исследуемых процессов. В планах — разработать экспериментальный стенд, позволяющий ударяться каплям о поверхность на высоких скоростях, для моделирования реальных условий. Ученые из Института теплофизики СО РАН будут заниматься математическим моделированием процессов на основе экспериментальных данных. Численные расчеты будут проводиться с использованием вычислительного кластера «Каскад» в Новосибирске.

Полученные результаты проекта потенциально применимы не только в аэрокосмической отрасли. Они также могут повысить эффективность оборудования в различных промышленных отраслях, включая энергетическую промышленность. Например, результаты исследования могут быть использованы для предотвращения образования льда на лопастях ветряных турбин и линиях электропередач.