征服北极进行中:“EFREA”国际项目第一年成果总结

30-06-2020 74

《2014-2020年芬兰东南部-俄罗斯跨境合作项目》的“KS1054项目”指导委员会会议在最近的一次视频会议上讨论了“EFREA”项目第一年的成果。会议期间,来自芬兰拉彭兰塔理工大学(LUT)、圣彼得堡彼得大帝理工大学和国家科学中心库尔恰托夫研究所-普罗米修斯中央结构材料研究院等联合体成员单位的代表共同讨论了项目第一年所取得的成果,并确定了下一阶段工作计划的方向。

圣理工、LUT等合作伙伴单位的科学家共同开展“EFREA”大型项目

《适用于北极条件的可再生能源节能系统研究》(EFREA)项目有别于其他综合多学科的研究方法。为创造一种可靠的结构,使其在恶劣的北极条件下稳定工作,不仅要解决研发过程中的工程问题,而且要预测结构可进行工作的条件。这说明,必须考虑到所有的气候因素,正确选择符合要求的材料,从恶劣天气条件下模块化结构的安装和焊接开始,对全部工作进行设计。这也是各领域专家共同参与该项目的原因。圣理工建立了两个研究组:风研究组(Wind)和焊接研究组(Welding),研究人员为我校两个部门的主要专家,分别来自建筑工程学院可再生能源及装置科教中心,机械制造、材料和交通学院材料物理和技术研究院。

在项目实施的第一年,参与者进行了有关建立北极自然和气候信息数据库的研究,他们确定了极端温度、风流和影响结冰的参数值。这些数据是在北极设备设计过程中用于研发特殊信息系统层次所必须的。

在项目实施的第一年,学者进行了有关建立北极自然和气候信息数据库的研究

风研究组学术负责人、建筑工程学院水利工程与能源建设研究院教授Viktor YELISTRATOV指出:“年轻人也参与了本项目,目前已经完成了三篇硕士论文,主要内容是确定适合北方条件的风力发电站参数,容量可达100千瓦,以保障稳定的电力供应。其中一篇论文的特点是对风力发电站耐寒钢模块基础的结构设计进行参数证实与计算,完成了对地基和技术要素的应力应变状态的计算,并将要素组合成统一的结构。”

建立复杂结构需要深入的分析和精确的计算,现代工程不能没有基础过程的建模。焊接研究组明年的工作重点是北极结构焊接的机械强度和冶金的数学建模。为了开展“EFREA”项目工作,材料物理和技术研究院建立了计算机模拟焊接和化学冶金过程教学科研实验室,硕士生和博士生在Victor KARKHIN教授和Sergey PARSHIN教授的指导下研究焊接热力学和冶金学课题。焊接研究组与Timo Björk教授所领导的LUT焊接实验室和钢结构实验室科学家联系密切,共同研究焊接结构的强度力学建模问题。

焊接研究组学术负责人、材料物理和技术研究院教授Sergey PARSHIN指出:“我们实验室所进行的综合交叉建模的基础是Ansys Mechanical和Thermo-Calc程序,可以解决在基于复杂合金钢与合金的北极结构的设计过程中,从材料选择到成品结构的力学、热模态、冶金学和扩散等问题。”

“EFREA”项目科学家与外国同事紧密合作

在参与“EFREA”项目期间,圣理工的专家学者已经出版了一系列学术文章和著作,包括与外国同事合著。Victor KARKHIN教授于2019年发表了专著《Thermal Processes in Welding》,Sergey PARSHIN教授于2020年发表了专著《Металлургия сварки》(Welding Metallurgy)。“ISOPE-2020” 国际学术会议收录了由Viktor YELISTRATOV教授和Alexander Bolshev教授领导的研究团队完成的两篇论文:《The Method of Numerical Modeling of the Level Ice Impact on the Sloping Profile Structures》和《Conceptual Analysis of the Power of Offshore Wind Plants Designed to Operate in Arctic Conditions》。

指导委员会在会上高度评价了项目第一年所取得的成果,并确定了下一年的研究计划。受全球疫情影响,联合体的活动方式将做出部分调整,未来很有可能通过在线形式举办学术会议和研讨会。在项目的框架下,与会者商定于2020年10月初在线举办国际会议,圣彼得堡彼得大帝理工大学将是本次活动的主办方。

圣彼得堡理工大学国际事务部门