Исследование показало, на каком расстоянии от дрона нужно устанавливать датчики для изм...
Исследование показало, на каком расстоянии от дрона нужно устанавливать датчики для измерения загрязнения воздуха Учёные разработали метод расчёта воздушных потоков, создаваемых пропеллерами мультироторных беспилотников, чтобы повысить точность измерения аэрозолей и газов в атмосфере. Исследование опубликовано в журнале Physics of Fluids. Авторы изучили, как нисходящий поток и турбулентность от винтов влияют на показания датчиков, и предложили формулу для определения оптимального расстояния между дроном и воздухозаборником измерительного оборудования. Беспилотники используют для исследования качества воздуха, мониторинга промышленных выбросов, изучения атмосферных процессов и контроля загрязнения окружающей среды. Они позволяют собирать пробы на разных высотах и в труднодоступных местах, куда сложно доставить наземные измерительные приборы. Однако вращающиеся пропеллеры создают воздушные потоки, которые перемешивают окружающий воздух и могут менять концентрацию измеряемых частиц и газов. В результате датчик рискует зафиксировать не реальные характеристики атмосферы, а искажённые значения. Исследователи из Университета Южного Креста и Университета Аделаиды в Австралии объединили компьютерное моделирование с натурными экспериментами. Они изучили три мультироторных беспилотника DJI: квадрокоптер Matrice 300 RTK, гексакоптер Matrice 600 Pro и сельскохозяйственный Agras T30. С помощью вычислительной гидродинамики учёные смоделировали движение воздуха вокруг аппаратов, а затем проверили результаты в ходе полётов на высоте около 3,5 м над землёй. Для измерения скорости воздушных потоков использовались три термоанемометра, установленные в различных точках над пропеллерами. Расчёты показали, что расстояние до датчика зависит от размеров беспилотника, массы полезной нагрузки и скорости вращения винтов. Для снижения скорости создаваемого пропеллерами воздушного потока ниже 0,5 м/с датчик на Matrice 300 RTK с нагрузкой 2,6 кг необходимо располагать примерно в 0,97 м над плоскостью пропеллеров. Для Matrice 600 Pro с нагрузкой 6 кг это расстояние составляет 1,40 м, а для Agras T30 с нагрузкой 13 кг достигает 1,91 м. Порог 0,5 м/с использовался в исследовании как ориентир, при котором влияние вызванного винтами потока на измерения можно считать относительно небольшим. На основе результатов моделирования авторы вывели эмпирическую формулу, позволяющую оценивать скорость воздушного потока на определённой высоте без проведения отдельного сложного компьютерного расчёта для каждого случая. В исследованном диапазоне её прогнозы отличались от результатов моделирования менее чем на 0,1 м/с. При этом формула предназначена для мультироторных аппаратов, зависающих в воздухе при слабом ветре. Для других условий и моделей беспилотников необходима дополнительная проверка. Результаты могут помочь разработчикам беспилотных измерительных комплексов выбирать расположение датчиков и проектировать крепления для оборудования. Например, при мониторинге промышленных выбросов, исследовании загрязнения воздуха в городах и изучении аэрозолей над морем.
Канал в каталоге Максиметера
420 подписчиков · IT и технологии