| //Росатом/ ВНИИЭФ |
Контакты
En|
|
Теоретические исследования, математическое моделированиеВ РФЯЦ-ВНИИЭФ разработкой расчетно-теоретических методов моделирования занимается коллектив физиков-теоретиков и математиков института теоретической и математической физики (ИТМФ), имеющий более чем 50-летнюю историю, сложившиеся научные традиции и уникальный кадровый состав. От «ручных» вычислений до численного моделирования в реальной трехмерной геометрии - таков путь, пройденный за эти десятилетия. Создан ряд новых научных направлений в областях прикладной теоретической физики и прикладной математики, разработаны более 400 крупных программных комплексов, с помощью которых решено значительное количество сложнейших задач. Вычислительный центр (ВЦ)
В состав ВЦ входят 9 современных высокопроизводительных ЭВМ различной архитектуры. Они объединены в единый неоднородный вычислительный комплекс, интегрированный в вычислительную сеть института. В институте активно проводятся работы по созданию кластерных вычислительных систем, в том числе и разработка собственных программных и аппаратных компонент таких систем: моделирование системы охлаждения, разработка конструкции вычислительных шкафов; проектирование кабельных систем кластерных комплексов; средств настройки, мониторинга и диагностики аппаратных средств; исследования по использованию ускорителей для гибридных архитектурных систем... далее>>> Вычислительный центр для гражданских исследований (ВЦКП) Системное программное обеспечение Разработанное системное программное обеспечение гарантирует надежную и эффективную эксплуатацию многопроцессорных ЭВМ ВЦ ВНИИЭФ, а также эффективное проведение расчетного моделирования на этих ЭВМ. Эффективное использование аппаратных компонент высокопроизводительных мультипроцессорных систем прикладными параллельными приложениями невозможно без средств системного программного обеспечения, учитывающего архитектурные особенности вычислительной системы. Пакет базового системного и прикладного програмного обеспечения Базовое системное программное обеспечение, включающее операционную систему, очередь управления заданиями, коммуникационные библиотеки, реализовано на базе собственных разработанных компонент или с использованием компонент с открытым исходным кодом, что обеспечивает возможность переноса его на вычислительные системы и его функционального расширения и модернизации. БСППО установлено на всех ЭВМ ВЦ ВНИИЭФ...далее>>> Программные пакеты общего сервиса Препроцессоры
В редакторе реализованы многие возможности для задания и редактирования двумерной геометрии. Кривые можно задавать при помощи мыши или в аналитическом виде в диалоговом режиме. Математические алгоритмы позволяют работать с геометриями, включающими большое число двумерных кривых (100 000 и более). Реализована возможность редактирования кривых с сохранением связей, а также возможность клонирования группы кривых... далее>>> Постпроцессоры Система связи независимо разработанных программных комплексов – PSS
Методики и программы в интересах гражданских отраслей и обучающие программы С конца 1980-х годов развернуты работы по созданию программных кодов для анализа динамики и безопасности реакторных установок и расчета последствий аварийных ситуаций. Создан ряд оригинальных методик и программных пакетов: Расчет нейтронно-физических процессов в активной зоне (АЗ) реакторной установки (РУ)
Используемая методика позволяет проводить расчеты с детальным учетом трехмерной геометрии РУ, учитывать гетерогенность каналов не только в аксиальном, но и в радиальном направлении. Используемое в расчетах нейтронно-константное обеспечение создается для каждого типа реактора по комплексу, разработанному в математическом отделении РФЯЦ-ВНИИЭФ. Возможно подключение библиотек констант, созданных в других организациях. Код КОРАТ-3D позволяет проводить расчеты на вычислительных машинах, как в однопроцессорном режиме, так и на многопроцессорных ЭВМ с распределенной памятью в параллельном режиме. В настоящее время код КОРАТ-3D дополнен программными блоками расчета процессов, происходящих в трехмерной АЗ РУ, в многогрупповом анизотропном транспортном (кинетическом) приближении с учетом кинетики произвольного числа групп предшественников запаздывающих нейтронов на регулярных и нерегулярных пространственных сетках. Физико-математические модели ЭВМ нового поколения позволили в значительной степени уточнить и расширить физические модели, повысить математическую точность расчетов. Основная задача сотрудников института - создание такой расчетно-теоретической базы, которая обеспечила бы возможность поддержания на должном уровне надежности и безопасности ядерных боеприпасов, стоящих на вооружении, в условия отсутствия натурных испытаний. Банки данных по сечениям взаимодействия частиц
Система константного обеспечения нейтронно-физических расчетов Для проведения расчетов переноса частиц (нейтроны, гамма-кванты, заряженные частицы) в математическом отделении ВНИИЭФ создана система обеспечения ядерно-физическими константами, имеющая законченный целостный вид. Все компоненты системы константного обеспечения образуют замкнутую технологическую цепочку, включающую в себя работу с библиотеками оцененных нейтронных данных, выработку рекомендаций по использованию тех или иных библиотек констант для различных классов задач, расчет групповых констант и уточнение констант в процессе решения нестационарных задач переноса нейтронов... далее>>> Уравнения состояния веществ (УРС) и материалов и пробеги излучения Для расчета термодинамических функций УРС и пробегов излучения разработан комплекс программ, который легко пополняется новыми программами расчета УРС, представленных в аналитической или табличной форме. Реализованные в программах алгоритмы прошли многостороннюю проверку и показали высокую эффективность при решении прикладных задач в различных областях науки и техники. Молекулярно-динамическое моделирование свойств материалов В ИТМФ ведутся работы по моделированию зарождения и развития радиационных каскадов в кристаллических структурах в задачах старения конструкционных материалов. Например, МД расчет высокоэнергетических каскадов в ГЦК меди при энергии первичного атома меди – 25 кэВ, температуре решетки – 100 К. Целью работы является определение и классификация объемных дефектов кристаллической решетки в зависимости от энергии каскада (энергии первичного атома) и температуры решетки; получение наиболее устойчивых для ГЦК меди видов объемных дефектов (вакансионных и внедрения); изучение особенностей кластеризации вакансионных кластеров и кластеров внедрения в ГЦК меди (соотношение по размерам, количеству, строению).
Созданы и протестированы алгоритмы получения по результатам МД расчетов континуальных термодинамических параметров на основе формализма Харди: плотности, массовой скорости, температуры, плотности энергии. Разработанная параллельная подпрограмма тестировалась на результатах расчетов задач развития радиационных каскадов. Ведется отработка технологии молекулярно-динамического моделирования процессов зарождения и развития микротрещин в кристаллических структурах при динамическом нагружении. Искусственно моделировались неоднородности на пути распространения микротрещин, исследовалась зависимость скорости распространения трещины от размеров и скорости растяжения образца.
В ИТМФ ведутся работы по отработке технологии численного моделирования распространения ударных волн в кристаллических твердых телах. Разработаны алгоритмы нагружения, алгоритмы оценки скорости распространения УВ, а также создана параллельная версия программы обработки результатов счета задач: определение плотности вещества за фронтом УВ, температуры среды за фронтом УВ, давления за фронтом УВ, массовой скорости частиц за фронтом УВ методом подвижных ячеек. Введен новый способ задания начальной структуры материалов – поликристаллическая структура атомов. В этой структуре также проведено моделирование процесса распространения ударной волны.Постоянно ведется разработка новых потенциалов межчастичного взаимодействия для различных видов металлов: парные потенциалы, потенциалы погруженного атома EAM, модернизированные потенциалы погруженного атома MEAM и др. Отрабатывается технология численного моделирования процессов динамического разрушения материалов методом кластерной динамики: выход ударной волны на профилированную поверхность алюминиевой пластины, пробитие алюминиевой толстой и тонкой преграды круглым ударником, растяжение образцов и др.
Использование электрофизических установок для исследования физических процессов
На эйлеровых сетках проведены МГД–расчеты сжатия лайнерных систем при больших токах (до 60 МА), магнитных полях (до 5 MG) и скоростях лайнера (до 24 км/с). Эти системы представляют интерес для экспериментов по измерению ударных адиабат конденсированных материалов при давлениях до 3000 ГПа. Учитывалась прочность алюминия и меди по упругопластической модели, и использовались широкодиапазонные уравнение состояния и проводимость для алюминия. В отличие от аналогичной лайнерной системы ALT-1, для которой были проведены эксперименты при вдвое меньших токах, магнитных полях и скоростях лайнера, здесь взаимодействие лайнера с торцевыми медными стенками приводило к нарастанию возмущений лайнера. Подбирая форму медных стенок, в расчетах удалось получить достаточно малые возмущения внутренней поверхности лайнера, что важно для использования лайнера в качестве ударника. Свойства двумерных турбулентных течений в ограниченной области Изучение двумерных течений в ограниченной области имеет существенное значение для анализа поведения плазмы в камере МАГО. Наличие магнитного поля приводит к тому, что МГД течение остается двумерным и его можно описывать с помощью обычной гидродинамики. Была рассмотрена эволюция кругового вихря в квадратной области: конфигурация, которая является неустойчивой и должна приводить к турбулентному течению. Расчеты показали, что со временем течение приобретает сложный турбулентный вид, однако в дальнейшем возвращается к конфигурации одного вихря и сохраняет квазистационарную форму с небольшими искажениями. Такая форма сохраняется сколь угодно долго, и время ее существования определяется временем спада кинетической энергии, вызванным вязкостью.
|
