 |
||
|
Диалог о науке. Часть 5. ОКБ Гидропресс, ОПУБЛИКОВАНО 01.04.2022
Диалог с Василием Волковым Диалог с начальником группы отдела технологий поддержки жизненного цикла Василием Волковым. Василий Волков, фото AtomInfo.Ru  Расскажите, пожалуйста, что такое CFD? С развитием компьютеров и позднее суперкомпьютерных технологий появилась ветвь, дополняющая экспериментальные и теоретические подходы к конструированию, а иногда и выступающая в качестве альтернативы им, - вычислительная гидроаэродинамика. Однако в русскоязычной литературе термин вычислительная гидроаэродинамика (ВГАД) употребляется все реже, вместо него получил распространение и стал общепринятым термин Computational Fluid Dynamics (CFD). Для атомной отрасли CFD-технологии являются относительно новыми, и широкое распространение получили именно в последние 15 лет, за которые в ОКБ "ГИДРОПРЕСС" наработан уникальный опыт применения данной технологии практически на всех этапах жизненного цикла РУ. Вы являетесь одним из основателей работ в этом направлении в ОКБ ГИДРОПРЕСС". В эпоху цифровизации и жёсткой конкуренции на атомных рынках какую роль играет применение CFD-технологии? Знания являются критическим параметром для наукоёмких технологий, которые везде и всюду используются в атомной отрасли. CFD-расчёты в целом повышают уровень знаний о теплофизических процессах в оборудовании, снижают затраты на разработку новых конструкций, повышают надёжность и безопасность различного оборудования АЭС. Использование CFD упрощает обоснование продления сроков эксплуатации действующих атомных объектов. CFD ещё на стадии проектирования позволяет предсказать характеристики оборудования, провести сравнение различных конструкций. В чём преимущество CFD? CFD-коды позволяют частично заменить и дополнить математическими расчётами реальные эксперименты - занятие крайне затратное по времени и по деньгам. Таким образом, существенно сокращаются сроки и стоимость проектирования новых конструкций реакторного оборудования при одновременном повышении качества. Эти коды универсальны и описывают непосредственно физику процесса и поведение среды. Они могут применяться для разного оборудования без привязки к конструкции. Получается, что при помощи одного CFD-кода можно рассчитывать поведение среды и для насосов, и для реакторов, и для парогенераторов (и даже аэродинамику автомобиля или самолёта). Например, эксперименты на гидравлических стендах ограничиваются определённым диапазоном чисел Рейнольдса. За пределами возможностей большинства экспериментальных установок оказывается также диапазон очень высоких температур, обусловленный взаимосвязью проблем теплопередачи с проблемами обтекания. Кроме того, многие задачи связаны со слишком большим масштабом в пространстве и недоступны для экспериментального моделирования. За последние несколько лет сотрудники АО ОКБ "ГИДРОПРЕСС" участвовали в нескольких бенчмарках, организованных OECD/NEA. Что это были за мероприятия и какой результат удалось получить? Чтобы оценить возможность и точность применения CFD-кодов для решения различных практических вопросов, проводят международные бенчмаркинги (эталонные тестирования). Обычно в подобных мероприятиях задействовано около 40 организаций из разных стран мира. Им отправляют исходные данные проведённого ранее эксперимента, которые они должны посчитать своими CFD-кодами. Полученные результаты сравнивают, условно побеждает та команда, чьи результаты были наиболее близкими к эталонным. За последние несколько лет команда АО ОКБ "ГИДРОПРЕСС" приняла участие в нескольких международных бенчмаркингах, организованных АЯЭ ОЭСР совместно с МАГАТЭ, и даже очень преуспела. Так, в бенчмаркинге для расчёта течения теплоносителя в ТВС в обобщённых рейтингах россияне заняли второе место, а при верификации CFD-кодов для проблем водородной безопасности - первое. Международные специалисты высоко оценили работы и квалификацию специалистов АО ОКБ "ГИДРОПРЕСС". Ваша группа CFD-технологий принимала участие в проекте рабочей группе МАГАТЭ "CFD Application for Nuclear Power Plant Design". Можете подробнее описать, чему была посвящена деятельность этой группы? В рамках деятельности группы организации-участники со всего мира делились опытом применения CFD для поддержки проектирования РУ. Наша группа написала раздел о применении CFD при проектировании РУ ВВЭР. Остальные участники отметили высокий уровень работ АО ОКБ "ГИДРОПРЕСС" в данном направлении. МАГАТЭ уже сейчас позволяет применять CFD расчёты для обоснования безопасности реакторной установки при условии проведения анализа неопределённости. Какие перспективы применения и ограничения CFD? Без CFD не обойтись при расчёте абсолютно новых проектов, когда неизвестно конструкторское решение, нет референтности, нет экспериментальных данных. Например, при расчётах для реакторов средней и малой мощности. До настоящего времени значительно ограничивает применение CFD в атомной отрасли отсутствие достаточно надёжных, но при этом незатратных с вычислительной точки зрения моделей двухфазного течения теплоносителя с целью применения в широком круге задач для расчёта кризиса теплообмена в ТВС активной зоны. Сотрудники группы неоднократно представляли доклады на различных уровнях. Ваш коллега, Лука Голибродо защитил кандидатскую диссертацию по тематике CFD-технологий. На Ваш взгляд, CFD - это больше научное направление или повседневный расчётный инструмент, сокращающий длительность и стоимость работ по конструированию оборудования реакторной установки? В общих чертах CFD - это смесь теоретических и практических знаний, программирования и физики. Современная наука движется в направлении мультифизичности и связи различных направлений в единые. Один из самых актуальных вопросов развития CFD - как увязать расчёт одномерным и трёхмерным кодом в одной модели. Это необходимо, чтобы одновременно рассчитывать ту часть исследуемой области, где преобладают трёхмерные процессы - например, места соединения труб, где потоки смешиваются, - и ту часть, где течение одномерное, по прямой. Зачем использовать микроскоп там, где можно просто обойтись очками. Подобному мультифизичному моделированию была посвящена диссертация Луки Голибродо. На основе полей скоростей, полученных из CFD, дополненных методикой расчёта уноса влаги, он рассчитывал влажность на выходе из парогенератора. Это была связь трёхмерного и одномерного подхода, реализованного для решения сложной технической задачи. Представляли ли Вы доклады на конференции молодых специалистов АО ОКБ "ГИДРОПРЕСС"? Это отличное начало для представления работ и хороший старт научной деятельности. Я сам имею позитивный опыт участия в данной конференции и считаю, что она помогла мне лучше понимать практические требования нашего опытно-конструкторского бюро. В рамках международной научно-технической конференции "Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР" создана секция "Вопросы разработки, верификации и применения CFD кодов в атомной энергетике". Моё мнение - подобную секцию также требуется создать и в рамках конференции молодых специалистов для более плотного общения в рамках данного направления. Ключевые слова: Выставки и конференции, ОКБ Гидропресс, Кадры, Статьи, Интервью Другие новости: "Natrium" - орегонские сомнения Вокруг проекта слишком много неопределённостей. Килифи и Квале. Индия приступит к серийному строительству блоков с PHWR-700 в 2023 году Начнут с блока "Kaiga-5". |
Герой дня 
Специалисты ГНЦ НИИАР успешно завершили модернизацию реактора ВК-50 Это первый и единственный в стране действующий корпусный кипящий реактор с естественной циркуляцией теплоносителя. ИНТЕРВЬЮ
Денис Веселов МНЕНИЕ
Владимир Рычин |