«РОСАТОМ» / АО «ГНЦ РФ – ФЭИ»

Центр Ответственности «Проектные коды»

Алгоритмы и расчетные коды для обоснования систем безопасности и локализации аварий на АЭС.

Теплогидравлические и гидродинамические расчеты с использованием CFD-кодов

Использование CFD пакетов (computational fluid dynamics, инженерной гидродинамики), для моделирования сложных трехмерных процессов в активных зонах реакторов с жидким металлическим теплоносителем (ЖМТ) и верификация пакетов программ на экспериментальной базе ГНЦ РФ – ФЭИ.

Этапы проведения CFD расчета:

  • Построение твердотельных моделей в препроцессоре CFD-кода или в стороннем специализированном ПО. Создание разметок двумерных элементов и трехмерных элементов для подобластей. Разметки двумерных элементов (граней) используется для задания граничных условий в CFD-коде, разметки трехмерных сеточных элементов (ячеек) используется для постановки начальных условий.
  • Построение на основе геометрической модели расчетных сеток в препроцессоре CFD-кода или в стороннем специализированном ПО. Создание согласованной с геометрической моделью разметки двумерных и трехмерных элементов.
  • Создание расчетной модели в CFD-коде (задание начальных и граничных условий, выбор математических моделей и численных методов решения и др.). Расчеты проводятся в параллельном режиме на вычислительных серверах ГНЦ РФ – ФЭИ и внешних вычислительных ресурсах.
  • Анализ результатов CFD расчета во встроенном постпроцессоре или в стороннем специализированном ПО.

На рисунках ниже показаны различные типы сеток, построенные на одной геометрической модели (слева направо):

  • адаптивная тетраэдрическая сетка со сгущением ячеек у стенок модели,
  • тетраэдрическая сетка с призматическим подслоем,
  • гексаэдрическая сетка,
  • смешанная сетка, состоящая из тетраэдров, гексаэдров и призм.

От типа сетки зависит размер расчетной сетки (при задании одинаковой длины ребра ячейки), продолжительность расчета, выделенный объем оперативной памяти компьютера, величина численной диффузии и др. В разных CFD-кодах поддерживаются разные типы сеток (с «висячими» узлами, без них). Гексаэдрические сетки на реальной геометрии сложны в построении: геометрия разбивается на блоки простой формы и отдельно на каждом блоке строится сетка, что требует затрат времени и ресурсов компьютера. Призматический подслой строят для точного расчета турбулентных течений в пристеночных пограничных слоях.