РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРЯМОГО ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТУРБУЛЕНТНЫХ ТЕЧЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СУПЕРЭВМ

В. В. Чуданов, А. Е. Аксенова, А. А. Макаревич, В. А. Первичко, И. В. Ромеро-Рейес

Аннотация


В ИБРАЭ разрабатывается методика прямого численного моделирования турбулентных течений в элементах ядерных энергетических установок с использованием суперЭВМ. Методика основана на развитых алгоритмах с малой схемной диффузией, для которых дискретные приближения построены с использованием методов конечного объема и полностью разнесенных сеток. Для решения задачи адвекции развита регуляризованная нелинейная монотонная операторная схема расщепления. Для решения уравнения давления применяется итерационный метод Ричардсона с предобуславливателем (т.е. специальной матрицей, предварительное умножение на которую улучшает сходимость численного метода) в виде быстрого преобразования Фурье для оператора Лапласа. Такой подход к решению эллиптических уравнений с переменными коэффициентами дает многократное ускорение в сравнении с обычным методом сопряженных градиентов. Для моделирования трехмерных турбулентных потоков в однофазных течениях используется квазипрямое численное моделирование. Методика реализована в коде CONV-3D, который распараллелен и эффективен в использовании на многопроцессорных кластерных компьютерах «Чебышев», «Ломоносов» (МГУ).

Полный текст:

PDF

Литература


Chudanov V.V., Churbanov A.G., Vabishchevich P.N., Strizhov V.F. A numerical study on natural convection of a heat-generating fluid in rectangular enclosures. - Intern. J. Heat Mass Transfer, 1994, № 37(18), p. 2969-2984.

Чуданов В.В., Аксенова А.Е., Первичко В.А. Методы прямого численного моделирования турбулентности с использованием DNS и LES подходов в задачах тепло-гидравлики ТВС. - Изв. РАН, Энергетика, 2007, № 6, c. 47-57.

Чуданов В.В., Горейнов С.А., Аксенова А.Е. и др. Новый метод решения CFD задач на кластерных ЭВМ петафлопсной производительности. - Программные системы: теория и приложения, 2014, № 1(19), c. 3-14.

Mahaffy J. Synthesis of results for the T-junction benchmark. - In: Proc. CFD4NRS-3 Conf. on Computational Fluid Dynamics (CFD) for Nuclear Reactor Safety Applications. USA, September, 2010, p. 1-32.

Betts P., Bokhari I. Experiments on turbulent natural convection in an enclosed tall cavity. - Intern. J. Heat Fluid Flow, 2000, v. 21, p. 675-683.

Smith B., Song C.-H., Chang S.-K. e.a. Report of the OECD/NEA KAERI Rod Bundle CFD Benchmark Exercise № NEA/CSNI/R(2013)5, 2013. 124 p.

Методы вычислительной гидродинамики для анализа безопасности объектов ТЭК. Под общей ред. Л. А. Большова. Труды ИБРАЭ РАН. Вып. 3. М.: Наука, 2008. 210 с.

Чуданов В.В., Вабищевич П.Н., Самарский А.А. и др. Нелинейные регуляризованные разностные схемы для многомерного уравнения переноса. - Журн. вычислит. мат. и мат. физики, 2001, т. 40, № 6, c. 900- 907.

Kuznetsov Yu.A., Rossi T. Fast direct method for solving algebraic systems with separable symmetric band matrices. - East-West J. Numer. Math., 1996, № 4, p. 53-68.

Brown P., Falgout R., Jones J. Semicoarsening multigrid on distributed-memory machines. - SIAM J. Sci. Comput., 2000, v. 21, p. 1823-1834.

Blatt M., Bastian P. On the generic parallelization of iterative solvers for the finite element method. - Intern. J. Comp. Sci. Eng., 2008, v. 4, № 1, p. 56-69.

Niederschulte M., Adrian R., Hanratty T. Measurements of turbulent flow in a channel at low Reynolds numbers. - Exp. Fluids, 1990, № 9(4), p. 222-230.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.