Ученые БФУ им. И. Канта используют передовые методы моделирования ветроэнергетических установок

Команда лаборатории астрофизики БФУ им. И. Канта продолжает научную работу по математическому моделированию ветроэнергетического потенциала Калининградской области в рамках программы «Приоритет 2030». Ранее исследователи провели комплексное вычисление динамики воздушных потоков в приземном слое атмосферы над территорией региона и установили, что ветроэнергетический потенциал области достаточно высок.

Теперь ученые предложили применить метод Шпрингеля, чтобы смоделировать оптимальные для региона ветроэнергетические установки. Подход был разработан группой исследователей под руководством Фолькера Шпрингеля в 2009 году для моделирования различных астрофизических объектов.

На первый взгляд, эта задача никак не связана с космическими исследованиями, однако не стоит забывать, что динамика воздушных потоков в приземном слое атмосферы описывается теми же уравнениями, что и процессы в облаках межзвездного газа и плазменной оболочке звезд! С точки зрения физики, и то, и другое — всего лишь движение сплошной среды с заданными параметрами, описывающееся уравнениями Навье-Стокса. Неудивительно, что для их численного решения традиционно используются схожие методы и инструменты,

подчеркнул младший научный сотрудник лаборатории астрофизики БФУ им. И. Канта Алексей Байгашов.

Современные численные методы решения уравнений газодинамики можно разделить на два больших класса: эйлеровы и лагранжевы. Статическая сетка эйлеровых методов позволяет рассчитывать резкие перепады параметров среды, такие как взрывы и ударные волны. Лагранжевы методы лучше справляются с моделированием сложного взаимодействия частиц среды друг с другом и окружающими телами: вихревых и турбулентных потоков, воздействия движущихся твердых объектов, образования свободных поверхностей. Разработанный Шпрингелем метод объединяет достоинства двух классических подходов.

В планах на 2026 год — разработать набор математических моделей для расчета динамики роторов ветрогенераторов. Полученные в прошлом году результаты ветроэнергетического потенциала будут использованы в качестве начальных условий для моделирования динамики отдельных ветрогенераторов, чтобы рассчитать их эффективность в реальных условиях нашего региона,
отметил руководитель проекта, профессор, заведующий лабораторией астрофизики БФУ им. И. Канта Артем Асташенок.

В дальнейшем внедрение метода Шпрингеля в научно-исследовательские и инженерные системы моделирования позволит решать самые разные задачи: от расчета аэродинамики самолетов до оценки волновых нагрузок на берегозащитные сооружения.

Отметим, лаборатория астрофизики БФУ им. И. Канта имеет соответствующий научный задел в рамках проекта. В престижном журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP) опубликована статья с результатами исследований модифицированных теорий тяготения. В 2025 сотрудник лаборатории Александр Тепляков успешно защитил кандидатскую диссертацию в смежной области.