Разработки СО РАН - каталоги программ и БД

Назначение: Программа предназначена для расчёта температуры в центре топливного стержня изготовленного из оксида урана.  За основу была взята модель топливный стержень – цилиндр с внутренними источниками тепла. При этом учитывается нелинейная зависимость теплопроводности оксида урана от температуры.
Область применения: Программа может быть использована при инженерных расчётах тепловыделяющих элементов.
Используемый алгоритм: В основе заложен метод Феррари решения уравнений четвёртой степени.

Метод решения описан в публикациях:

1. Kanareykin A.I. Mathematical modeling of the fuel element of a nuclear reactor taking into account the temperature dependence of the thermal conductivity of the fuel element made of uranium oxide. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 4. Сер. "IV International Scientific and Practical Conference "Actual Problems of the Energy Complex: Physical Processes, Mining, Production, Transmission, Processing and Environmental Protection"" 2022. С. 012012.

2. Канарейкин А.И. Математическое моделирование тепловыделяющего элемента ядерного реактора выполненного из диоксида плутония с учётом температурной зависимости теплопроводности самого элемента // Наукосфера. 2022. № 7-2. С. 92-95.

3. Канарейкин А.И. Определение оптимального размера тепловыделяющего элемента эллиптического поперечного сечения с целью уменьшения возникающих температурных напряжений // Наукосфера. 2022. № 7-2. С. 101-105.

Функциональные возможности: Программа позволяет быстро подсчитывать температуру в центре топливного стержня изготовленного из оксида урана. Ограничений на вводимые данные нет.
Инструментальные средства создания: Microsoft Visual Studio 2022 – среда разработки, C++ - язык программирования, .NET Framework – создание дизайна.

Назначение: Программа предназначена для расчёта температуры в центре топливного стержня изготовленного из диоксида плутония.  За основу была взята модель топливный стержень – цилиндр с внутренними источниками тепла. При этом учитывается нелинейная зависимость теплопроводности диоксида плутония от температуры.
Область применения: Программа может быть использована при инженерных расчётах тепловыделяющих элементов.
Используемый алгоритм: В основе заложен метод Феррари решения уравнений четвёртой степени.

Подробно метод решения описан в публикациях:

1. Kanareykin A.I. Mathematical modeling of the fuel element of a nuclear reactor taking into account the temperature dependence of the thermal conductivity of the fuel element made of uranium oxide. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 4. Сер. "IV International Scientific and Practical Conference "Actual Problems of the Energy Complex: Physical Processes, Mining, Production, Transmission, Processing and Environmental Protection"" 2022. С. 012012.

2. Канарейкин А.И. Математическое моделирование тепловыделяющего элемента ядерного реактора выполненного из диоксида плутония с учётом температурной зависимости теплопроводности самого элемента // Наукосфера. 2022. № 7-2. С. 92-95.

3. Канарейкин А.И. Определение оптимального размера тепловыделяющего элемента эллиптического поперечного сечения с целью уменьшения возникающих температурных напряжений // Наукосфера. 2022. № 7-2. С. 101-105.
 

Функциональные возможности: Программа позволяет быстро подсчитывать температуру в центре топливного стержня изготовленного из диоксида плутония. При этом сама программа имеет малый размер и не требует установки на ПК. Ограничений на вводимые данные нет.
Инструментальные средства создания:  Microsoft Visual Studio 2022 – среда разработки, C++ - язык программирования, .NET Framework – создание дизайна.

Программа предназначена для восстановления положения рассевающих объектов во вмещающих упругих средах. Первый модуль предназначен для моделирования распространения волн в средах с рассеивающими объектами. Второй – для восстановления положения рассеивателей по сейсмограммам.

Область применения – вычислительная геофизика.

Используемый алгоритм. Для решения задачи восстановления рассеивающих объектов используется алгоритм на основе метода зеркального обращения времени (Time Reverse Mirror, TRM). Распространение волн в среде описывается системой уравнений динамической теории упругости в скоростях – напряжениях. Для решения  системы используется конечно-разностный метод на сдвинутых сетках, при этом вычислительная область окружается идеально-согласованным поглощающим граничным слоем (CPML), чтобы избежать нежелательных отражений от границ расчётной области. В каждый момент времени в определённых точках области (приёмниках) фиксируется значение компонент напряжения волнового поля. Результатом моделирования являются синтетические сейсмограммы.

На втором этапе согласно принципу обратимости времени эти сейсмограммы используются в качестве сигнала в точках, где ранее были расположены приёмники. Для этого записанные сейсмограммы нужно подвергнуть специальной обработке. Во-первых, может потребоваться отделить расссеянные волны от прямых, отражённых и преломлённых с помощью зануления соответствующей части сейсмограмм. Во-вторых, требуется обратить сейсмограммы во времени и поместить в качестве функций источника в точки, ранее соответствующие приёмникам (рис.1).

Этап обращения встроен в программу. За этим отличием решается та же самая система уравнений, что и на первом этапе. Однако теперь в каждый момент времени вычисляется значение суммарной полной энергии волнового поля, чтобы не зависеть от времени включения вторичных источников. Выходные данные - суммарное распределение полной энергии волнового поля.

Численные эксперименты показывают устойчивую корреляцию между концентрациями неоднородностей в случайной среде и разрастанием амплитуды энергии (рис. 2).

Распараллеливание выполнено с использованием декомпозиции расчётной области. Область разделяется на части в каждом из направлений в соответствии с заданным количеством вычислительных узлов. Для облегчения передачи данных между узлами применяется технология itable.

Разделение вычислений выполнено средствами библиотеки MPI.

Алгоритм детально описан в публикациях:

[1]  Галактионова А.А., Решетова Г.В. Реконструкция рассеивающих объектов путём зеркального обращения времени // Геофизика. – 2022. – №9. – С. 76-81. 

[2] Reshetova G., Galaktionova A. Reconstruction of subsurface scattering objects by the time reversal mirror // Siberian Electronic Mathematical Reports. – 2022. – 19(2). – P. 517–527.

Функциональные возможности – программа предназначена для работы на многопроцессорных вычислительных системах. Объём используемой оперативной памяти при работе программы зависит от размера рассчитываемой области по пространственным координатам и шага дискретизации в разностной сетке. При выборе достаточного количества вычислительных узлов объём данных неограничен. Рекомендуемое количество узлов расчётной сетки на один вычислительный процесс – 20000-30000.

Инструментальные средства создания – программа написана на языке C с использованием библиотеки MPI.