CONV-3D

Программа для ЭВМ СONV-3D — относится к кодам нового поколения. Программа предназначена для расчета параметров ламинарных и турбулентных установившихся и нестационарных течений теплоносителя с учетом теплообмена с твердотельными элементами оборудования реакторной установки при вынужденной и/или свободной конвекции, вызванной температурной неоднородностью и/или объемным тепловыделением, в том числе течений при смешении разнотемпературных потоков теплоносителя.

Область применения включает: элементы реакторной установки с водяным, жидкометаллическим или газовым однофазными теплоносителями: трубопроводы, отдельные стержни или пучки стержней с треугольной или квадратной упаковкой с дистанционирующими и/или перемешивающими решетками, проволочной навивкой, большие полости с теплоносителем, в том числе, камеры смешения или напорные коллекторы, тройники, сосуды с внутрикорпусными устройствами.

Программа использует высокоэффективные вычислительные алгоритмы и отвечает современному уровню развития вычислительной техники и численных методов. Предназначена для проведения расчетов на кластерных ЭВМ вплоть до петафлопсной производительности, обладает практически идеальной масштабируемостью. Параллельные вычисления на высокопроизводительных компьютерах организованы с использованием технологии Message Passing Interface (MPI).

В настоящее время существует две версии кода CONV-3D, отличающиеся подходом к моделированию турбулентных течений:
• Прецизионный масштабируемый вихреразрешающий CFD модуль на базе DNS приближения, ориентированный на петафлопсные вычислительные ЭВМ. Версия 3.0 (CONV-3D/DNS/3.0) в котором для расчета турбулентных течений применяется метод прямого численного моделирования (Direct Numerical Simulation, DNS) на сетках с ячейками порядка масштаба Колмогорова. Также расчеты можно проводить с использованием «грубых» расчетных сеток (по сравнению с расчетными сетками масштаба Колмогорова) в так называемом квази-DNS приближении.
• Прецизионный масштабируемый CFD код на основе DNS и LES для ЭВМ петафлопсной производительности. Версия 1.0 (CONV-3D/DNS-LES/1.0), в котором расчет турбулентных течений осуществляется методом крупных вихрей, где крупные вихри моделируются, а для моделирования вихрей подсеточного масштаба используется модели SGS типа Смагоринского.На сегодняшний день Ростехнадзором  аттестована версия CONV-3D/DNS/3.0  для  расчета турбулентных течений методом прямого численного моделирования.

На сегодняшний день Ростехнадзором  аттестована версия CONV-3D/DNS/3.0  для  расчета турбулентных течений методом прямого численного моделирования.

Для версии CONV-3D/DNS/3.0 разработано учебное пособие, в котором заинтересованные в коде пользователи знакомятся с основными физическими принципами, математическими алгоритмами и программной реализацией, входными и выходными данными кода CONV-3D.

Версия для  расчета турбулентных течений методом крупных вихрей CONV-3D/DNS-LES/1.0 находится в стадии верификации.

Опыт применения кода CONV-3D

Опытная эксплуатация программы для ЭВМ CONV-3D/DNS/3.0 осуществлялась в АО «ОКБМ Африкантов» и АО «НИКИЭТ» в 2016 г. В 2019 и 2020 г.г. код был использован для независимого тестирования в НИЯУ МИФИ и продемонстрировал удовлетворительные результаты.

Автономная версия программы CONV-3D/DNS/3.0 в настоящее время используется для пре- и посттестовых расчетов экспериментов (НФ ИБРАЭ РАН) по изучению свободноконвективного течения в прямоугольной полости со стенками, имеющими разные температуры, для оптимизации установок ПЭК.

Количество решенных обеими версиями CONV-3D кода задач и количество публикаций приближается к 200.

Автономная версия программы CONV-3D/DNS/3.0 в настоящее время используется для пре- и посттестовых расчетов экспериментов (НФ ИБРАЭ РАН) по изучению свободноконвективного течения в прямоугольной полости со стенками, имеющими разные температуры, для оптимизации установок ПЭК.

ПРАВООБЛАДАТЕЛЬ
Российская Федерация, от имени которой выступает ГК «Росатом», и ИБРАЭ РАН.

РАЗРАБОТЧИКИ
ИБРАЭ РАН