Моделируя невозможное

Компьютеры приходят на смену натурных экспериментов. «ОКБМ Африкантов» развивает специальные расчетные программы с использованием CFD-кодов, с помощью которых можно проектировать сложнейшее оборудование в области атомной энергетики. Внедрение элементов уже позволило предприятию существенно сократить расходы и повысить конкурентоспособность. О перспективах супервычислений и математических экспериментах «Поиску-НН» рассказал начальник департамента научно-технического обоснования проектов Михаил Большухин.
Трехмерные теплогидравлические коды – CFD (calculation fluent dynamic) применяются в промышленности начиная с 70-х годов прошлого века. Их использование позволяет решить сразу несколько ключевых задач: сократить сроки проектирования, соответственно их стоимость, при этом одновременно повысить качество проектов. Как результат – объем дорогостоящих натурных экспериментов существенно сокращается. Простой пример: при разработке машины нужно проверить показатель ее обтекаемости. Конечно, можно провести трудоемкие исследования в аэродинамической трубе и зафиксировать результат. Но зачем задействовать такие ресурсы и идти на лишние траты, когда можно создать с помощью CFD-кодов 3D-модель этой трубы и машины?
От испытаний в «железе» к суперкомпьютерам
На нижегородском предприятии атомного машиностроения – АО «ОКБМ Африкантов» данные разработки используются при проектировании различного оборудования, в том числе насосов.
«Раньше, чтобы разработать проточную часть насоса, создавали реальную масштабную модель – прототип из оргстекла, затем строили специальные воздушные стенды, на которых ее продували, – рассказывает Михаил Большухин, – производственные испытания шли от года до полутора лет. Мы заменили модельный эксперимент для проектирования проточных частей насоса на численный. Теперь испытания длятся три месяца максимум – существенная экономия средств на материалы».
По словам начальника департамента научно-технического обоснования проектов особенность состоит в том, что при проектировании насосного оборудования используются CFD-программы для моделирования изотермических потоков, но, когда стоит задача по проектированию реакторной установки, требуются большие вычислительные мощности по сравнению с традиционным применением. Именно по этой причине в атомную промышленность CFD-технологии пришли наряду с появлением суперкомпьютеров на рубеже 2010 года.
Предварительные итоги
За несколько лет использования в «ОКБМ Африкантов» освоили технологию применения CFD-кодов для задач атомной энергетики, в частности при моделировании температурных пульсаций. Это необходимо, чтобы обосновать ресурс, например,  оборудования, функционирующего под воздействием постоянных дополнительных нагрузок. Второй успех заключается в том, что за короткое время была создана специально оборудованная гидродинамическая лаборатория для верификации трехмерных CFD-кодов. Верификация (подтверждения результатов) – это первостепенная задача, которая успешно решается уже сегодня.
Одновременно значительно сократился объем дорогостоящих натурных экспериментов при разработке инновационных проектов реакторных установок. Так, установка для нового атомного ледокола «Лидер» проектируется с использованием передовых компетенций в данном направлении.

Делиться опытом
Четыре года назад в «ОКБМ Африкантов» прошел первый научно-практический семинар «Проблемы верификации и применения CFD-кодов в атомной энергетике», в котором приняли участие более 100 участников из предприятий Госкорпорации «Росатом». С учетом активного развития и растущей актуальности данного направления было решено провести аналогичное мероприятие и в 2016 году.
«В сентябре на нашем предприятии состоится научно-технический семинар «Проблемы верификации и применения CFD-кодов в атомной энергетике». Уверен, что мероприятие станет прекрасной площадкой для коллегиального обсуждения современного состояния внедрения CFD кодов в атомной энергетике, а также решения вопросов продвижения и финансирования этих работ», –  заключил Михаил Большухин.

По материалам «ОКБМ Африкантов»

 

Читайте также
Комментарии