DNS КОД CONV-3D

  Прецизионный масштабируемый вихреразрешающий CFD код на базе DNS приближения CONV-3D, ориентированный на суперкомпьютерные вычислительные ЭВМ, предназначен для проведения теплогидродинамических расчетов различных типов однофазного теплоносителя, в том числе, водяного и жидкометаллических (натрий, свинец, свинец-висмут).

CONV-3D — один из немногих в Российской Федерации CFD кодов для прямого численного моделирования, написанный из первых принципов, обеспечивающий расчет тепло и гидродинамики практически всех актуальных классов задач, востребованных промышленностью. Он обладает существенным преимуществом по сравнению с традиционно используемыми RANS кодами, которые требуют подбора моделей турбулентности и соответствующих коэффициентов для изучаемого класса течений. Для кодов DNS класса такой проблемы не существует, что позволяет сократить количество неопределенностей, а наличие суперкомпьютеров дает возможность существенно повысить не только точность вычислений, но и быстродействие в оценке результатов и принятия решений. На заседании Президиума Экспертного совета по аттестации программ для ЭВМ при Ростехнадзоре, состоявшемся 30 мая 2019 года, был утвержден аттестационный паспорт кода CONV-3D.

Результаты опытной эксплуатации кода в АО «НИКИЭТ», АО «ОКБМ Африкантов» и подготовленный верификационный отчет подтвердили высокую предсказательную способность кода CONV-3D. Погрешность получаемых с помощью кода результатов составила около 10%. Надо отметить, что в случае кодов DNS класса погрешность может быть минимизирована за счет использования более подробных сеток при наличии мощных суперкомпьютеров у инженеров-расчетчиков.

Ниже на рисунке представлены результаты «слепых» расчетов по коду CONV-3D конвективного течения натрия в участке трубопровода с разной ориентацией в пространстве (эксперименты выполнены в ИМСС УрО РАН по заказу АО «ОКБМ Африкантов» для обоснования натриевого трубопровода САОТ БН-1200). В экспериментах наблюдается стратификация теплоносителя при естественно-конвективном течении и формирование рециркуляционных зон с большими градиентами и пульсациями температур, которые обуславливают термоциклические нагрузки. Результаты «слепых» расчетов экспериментов по коду CONV-3D демонстрируют хорошее качественное и количественное совпадение с экспериментом.

 Моделирование по коду CONV-3D конвективного течения натрия в участке трубопровода.
Поле температур в центральном сечении трубопровода и сравнение расчета температуры с экспериментом в мониторинговых точках для разных положений трубопровода с аспектным отношением l/d=5

а)    б) 

Тестовые прецизионные расчеты топливных сборок СВБР. а) фрагмент расчетной геометрии оребренной сборки СВБР; б) температура на поверхностях твэлов и проволочной навивке (фрагмент сборки)

© лаборатория вычислительной теплогидродинамики