Аналіз ефективності нанопокриттів для поверхонь лопаток підводних турбін з вертикальною віссю
| Автори | Олена О. Гайша1, Е.В.К. Русу1, Олександр О. Гайша2 |
| Афіліація |
1Universitatea Dunarea de Jos din Galati, 40007 Galati, Romania 2Institut de Ciencies del Mar ICM CSIC, 08003 Barcelona, Spain |
| Е-mail | oleksandrgaysha1982@gmail.com |
| Випуск | Том 17, Рік 2025, Номер 6 |
| Дати | Одержано 05 жовтня 2025; у відредагованій формі 12 грудня 2025; опубліковано online 19 грудня 2025 |
| Цитування | Олена О. Гайша, Е.В.К. Русу, Олександр О. Гайша, Ж. нано- електрон. фіз. 17 № 6, 06006 (2025) |
| DOI | https://doi.org/10.21272/jnep.17(6).06006 |
| PACS Number(s) | 68.08. – p, 62.23.St |
| Ключові слова | Поверхнева наноструктура (3) , Взаємодія рідина-тверде тіло, Потік води (2) , Молекулярна динаміка (16) , Крупнозернисте моделювання, Ефективність взаємодії. |
| Анотація |
У роботі досліджено потенціал підвищення ефективності підводних турбін з вертикальною віссю шляхом нанесення наноструктурованих покриттів на поверхні лопатей. Запропонований підхід передбачає формування простого періодичного нанопокриття, що складається з рівномірно розподілених циліндричних наночастинок, закріплених на поверхні. Використовуючи моделювання молекулярної динаміки в рамках Gromacs та грубозернистої моделі Martini3, було проаналізовано взаємодію між потоком рідини та наноструктурованими поверхнями. Систематично досліджувався вплив діаметра наночастинок (10-50 нм), відстані між ними (d – 5d) та висоти (0,5d – 2,5d) на загальну гідродинамічну силу, що діє на поверхню на нанорівні. Було розглянуто дві стратегії моделювання: застосування імпульсу початкової швидкості та підтримка постійного потоку за допомогою постійної об'ємної сили. Результати показують, що відносна сила, що діє з боку потоку, сильно залежить від геометричних характеристик нанопокриття. Чіткий максимум спостерігався для частинок діаметром приблизно 20 нм, що відповідає покриттю поверхні близько 30-40 %. Збільшення висоти частинок збільшує передану силу до певної межі, після якої ефект насичується. Технологічні міркування вказують на те, що покриття, утворені шляхом осадження майже сферичних частинок, де h ≈ d, є найбільш доцільними. За таких реальних умов застосування нанопокриття може збільшити ефективну силу взаємодії – і, таким чином, ефективність перетворення енергії потоку – до 20 %. Ці результати свідчать про те, що наноструктуровані поверхні лопатей можуть бути практичним та економічно ефективним засобом підвищення продуктивності підводних турбінних систем. |
|
Перелік посилань |
Інші статті цього номера
1) Підвищення коерцитивності тонких плівок Pt/Co та Pt/Co/Pt/Co шляхом іонного опромінення Ar+ з подальшою термічною обробкою [06001-1-06001-9]2) Мультисенсорна система на базі пористого кремнію з мультиагентною обробкою даних [06002-1-06002-6]
3) Передумови та перспективи індукційно-магнетронного збудження плазми в джерелах з холодним катодом [06003-1-06003-10]
4) Дослідження та моделювання FSS для багатодіапазонних і дуже широкосмугових додатків з подвійною поляризацією за формулюванням поперечної хвилі [06004-1-06004-5]
5) Дослідження та покращення продуктивності ультратонких сонячних елементів CIGS [06005-1-06005-6]
6) Вплив температури та геометричного масштабування на продуктивність КМОП-інвертора: статичний та динамічний параметричний аналіз [06007-1-06007-7]
7) Структура та властивості дифузійних титанових покриттів на основі твердих сплавів [06008-1-06008-5]
8) Механізм виділення тепла з нікелю або іншого металу, наповненого воднем [06009-1-06009-9]
9) Вплив концентрації наночастинок срібла на плазмон-підсилену флюоресценцію пірену в розчині та тонкій нанокомпозитній плівці [06010-1-06010-6]
10) Ефективне управління енергією гібридної відновлюваної енергетики [06011-1-06011-5]
11) Стратегія управління енергією, що зберігає конфіденційність, для гібридних систем зберігання даних з алгоритмом федеративного навчання [06012-1-06012-5]
12) Нано-платформи периферійних обчислень для передових інтелектуальних навчальних середовищ [06013-1-06013-5]
13) Космологічна модель струн типу I антижорсткого LRS Біанкі у загальній теорії відносності [06014-1-06014-4]
14) Компактна всеспрямована надширокосмугова трапецієподібна щілинна антена для застосувань Інтернету речей [06015-1-06015-4]
15) Аналіз та візуалізація кубітівних перетворень на сфері Блоха: дослідження квантових вентилів, стійкості до шуму та обчислювальних застосувань [06016-1-06016-5]
16) Алгоритми машинного навчання для адаптивного формування променя в інтелектуальних антенних системах [06017-1-06017-5]
17) Проектування та розробка компактної мікросмужкової патч-антени з високою пропускною здатністю для бездротового зв'язку [06018-1-06018-5]
18) Інфляційна космологічна модель типу Б'янкі VI0 з експоненціальним потенціалом [06019-1-06019-4]
19) Зменшення бічних пелюсток за допомогою звуження та віконування в діаграмі спрямованості антени для радіолокаційних систем [06020-1-06020-5]
20) Проектування та моделювання компактної U-подібної 4-елементної MIMO-антени для безпечних Wi-Fi-додатків [06021-1-06021-4]
21) Новий енергоефективний підхід для створення TSPC-тригерів з двостороннім спрацьовуванням без постійного струму з використанням STC [06022-1-06022-5]
22) Антенна решітка Rotman на основі лінз Rotman з керованим променем та серією Combline для застосувань у 5G IoT [06023-1-06023-4]
23) Багатодіапазонна всеспрямована фрактальна антена типу "метелик" для застосувань Інтернету речей [06024-1-06024-5]
24) Проектування багатокотушкової резонансної бездротової передачі енергії для офісних комунікаційних систем [06025-1-06025-5]
25) Останні досягнення в галузі стабільності та фотокаталітичного застосування в деградації перовскітів CsPbX3(X Cl, Br, I): огляд [06026-1-06026-5]
26) Розробка перспективного катодного каталізатора на основі цеолітного імідазолатного каркасу з наноструктурою для низькотемпературних паливних елементів [06027-1-06027-5]
27) Покращені характеристики патч-антени для бездротового зв'язку з використанням метаматеріальної структури [06028-1-06028-4]
28) Методика оптимізації оптичних властивостей наноматеріалів для фотонних сенсорів [06029-1-06029-6]
29) Дослідження морфології підкладки та електричних характеристик наноструктурованих кремнієвих сонячних елементів [06030-1-06030-5]
30) Термодинаміка фазових рівноваг та реакційного спікання мікрохвильових керамічних діелектриків у системі BaO – TiO2 – MgO [06031-1-06031-6]
31) Досягнення ефективності 38,27% у сонячних елементах CIGS з використанням поля V2O5 на задній поверхні та шарів подвійного вікна: підхід моделювання [06032-1-06032-10]
32) Спектральні особливості термостимульованого фазового перетворення тонких плівок на основі оксидів перехідних металів, легованих германієм [06033-1-06033-10]
33) Проектування та розробка низькопрофільної гнучкої антени на частоті 3,5 ГГц з використанням різних матеріалів підкладки [06034-1-06034-9]
34) Статичний і динамічний пружні модулі нанокомпозитів поліпропілена, тефлона та багатостінних вуглецевих нанотрубок [06035-1-06035-7]
35) Оптичні явища в сферичних металевих наночастинках. Нелокальна теорія [06036-1-06036-9]
36) Хаотична лазерна мода [06037-1-06037-6]
37) Адаптація пористого вуглецю, отриманого з конопель, шляхом хімічної активації: аналіз фрактальної розмірності та ємнісні властивості [06038-1-06038-10]
