Русский / English 
?php echo $word_institute;?>
ИНСТИТУТИССЛЕДОВАНИЯПРОЕКТЫНАУКА И ОБРАЗОВАНИЕНОВОСТИКОНТАКТЫ
 

ТЕПЛОГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС CONV2D/CONV3D


CONV2D/CONV3D — это разработанный в ИБРАЭ РАН пакет двумерных и трехмерных теплогидродинамических расчетных кодов для прямого численного моделирования течения несжимаемой жидкости.

Предпосылки создания

При анализе проектных и запроектных (в том числе тяжелых) аварий реакторных установок АЭС большое значение имеет моделирование процессов тепломассопереноса и расчет гидродинамики течений расплава кориума на внутрикорпусной стадии развития аварии.

В 1994—2006 гг. ИБРАЭ РАН принимал активное участие в проведении, в рамках международных проектов РАСПЛАВ и MASCA, экспериментально-теоретических исследований процессов тепломассопереноса с учетом фазовых переходов и химических реакций для различных приложений применительно к атомной энергетике.

Основная цель проектов РАСПЛАВ—MASCA состояла в изучении теплофизических процессов и взаимодействия прототипных материалов активной зоны применительно к внутрикорпусной стадии аварии, а также физико-химического взаимодействия материалов активной зоны (топливо — сталь) и поведения продуктов деления в жидкой фазе.

Одним из результатов выполнения проектов стала разработка ИБРАЭ РАН двумерного (CONV2D), а затем и трехмерного (CONV3D) гидродинамических кодов для анализа процессов поведения расплава на днище корпуса реактора.

Назначение

Решение задач по прямому численному моделированию процессов тепломассопереноса при анализе тяжелых аварий на АЭС.

Анализ и прогнозирование гидродинамических течений в нормальных и аварийных режимах работы реакторных установок различных типов, как ныне действующих, так и проектируемых для перспективных АЭС.

Теплогидродинамическая модель CONV3D создана на основе разработанной в ИБРАЭ РАН методики трехмерного моделирования гидродинамических течений с применением терафлопсных суперкомпьютеров — «Чебышев», «Ломоносов», «Blue Gene» (МГУ), «К-100» (ИПМ РАН). Ее уникальность состоит в возможности проведения CFD-расчетов на кластерных ЭВМ с большими массивами данных и размерностями расчетных сеток (до 1 млрд узлов), в достижении масштабируемости и получении результатов в разумное время (несколько часов или дней).

Верификация

Верификация расчетного кода CONV3D проводилась с использованием российской и зарубежной экспериментальной базы по ламинарным и турбулентным течениям расплава, в частности, в рамках международного научного сотрудничества с Аргоннской национальной лабораторией (ANL, США):

  • OECD/NEA бенчмарк «T-образное соединение» (сравнение теплогидродинамических моделей Nek5000 (ANL), CONV3D, CABARET (ИБРАЭ РАН) в задаче по неизотермическому смешению потоков);
  • моделирование теста ANL MAX (расчет теплового перемешивания и конвекции);
  • моделирование результатов изотермического теста ERCOFTAC (расчет естественной конвекции в замкнутых областях при экстремально высоких числах Релея);
  • предварительное моделирование эксперимента OECD «MATIS-H» (анализ турбулентного перемешивания);
  • моделирование эксперимента SIBERIA с блокировкой потока (ИТ СО РАН, г. Новосибирск);

Расчетная схема Т-образного соединения, использовавшегося в международном бенчмарке (OECD/NEA).

Сравнение температурных спектров: расчетного и полученного в эксперименте ERCOFTAC.

Вычислительная геометрия для теста Matis-H (OECD/NEA).

Практическое применение

В настоящее время пакет расчетных кодов CONV передан для опытной эксплуатации и подготовки к аттестации в конструкторско-проектировочные и производственные организации Госкорпорации «Росатом».

  • Численное моделирование крупномасштабных экспериментов в проекте RASPLAV и расчеты конвекции тепловыделяющего стратифицированного расплава в геометрии реактора ВВЭР-440.

Расчет конвекции расплава в геометрии реактора ВВЭР-440.

  • Расчетное обоснование устройств локализации расплава («ловушек расплава») для проектируемых и строящихся энергоблоков АЭС проекта ВВЭР-1200. Устройства локализации расплава (УЛР) предназначены для локализации и захолаживания расплава при авариях с разрушением активной зоны и корпуса реактора; их наличие существенно снижает вероятность выхода радиоактивных продуктов деления за пределы защитной оболочки АЭС даже в случае тяжелой запроектной аварии.
Общий вид УЛР. Установка УЛР на АЭС «Тяньвань» (Китай).
  • Прецизионные расчеты топливных сборок реакторных установок на быстрых нейтронах со свинцово-висмутовым теплоносителем (СВБР) и натриевым теплоносителем (БН).

а) б)

Тестовые прецизионные расчеты топливных сборок реакторной установки СВБР. CFD расчет: сетка 100 млн, 256 процессоров на входе сборки: температура 420ºС, скорость 1.94 м/с.
а) фрагмент расчетной геометрии оребренной сборки РУ СВБР; б) температура на поверхностях твэлов и проволочной навивке (фрагмент сборки).

Партнеры ИБРАЭ РАН по разработке и применению расчетного кода CONV

  • Госкорпорация «Росатом»;
  • ФГУ НИЦ «Курчатовский институт»;
  • НПО «Луч»;
  • ФГУП РФЯЦ-ВНИИЭФ;
  • ИТ СО РАН (г. Новосибирск);
  • МГУ им. М.В.Ломоносова.

ИБРАЭ РАН © 2013 Карта сайта | Связаться с нами