Разработки СО РАН - каталоги программ и БД

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.

Программа предназначена для моделирования массопереноса  в высыхающей на подложке капле на базе приближения тонкого слоя. Модель учитывает перенос растворённого или взвешенного вещества капиллярным потоком, диффузию этого вещества, испарение жидкости, формирование твёрдого осадка, зависимость вязкости и плотности потока пара от концентрации примеси. Рассматривается случай, когда трёхфазная граница "жидкость-подложка-воздух" закреплена.

Область применения - инженерные расчёты и научные исследования в области испарительной самосборки, функциональных покрытий, испарительной литографии, струйной печати и так далее.

Используемые алгоритмы основаны на явных и неявных разностных схемах. Предложена модификация численного метода, в которой комбинируется расщепление по физическим процессам, итерационный метод явной релаксации и метод прогонки. Разработан метод подавления пилообразных осцилляций.

Функциональные возможности программы: проведение расчёта для различных значений геометрических параметров (радиус основания капли, краевой угол смачивания и высота капли) и физических параметров раствора (начальная концентрация, коэффициент диффузии растворённого или взвешенного вещества, плотность, коэффициент поверхностного натяжения и другие). Для различных моментов времени процесса программа позволяет получить следующие данные, сохраняемые в файлы: двумерное поле скорости потока для осесимметричной задачи, профиль толщины жикого слоя или финального осадка, пространственное распределение массовой доли, усреднённой по толщине слоя, для растворённого или взвешенного вещества. Ограничение работы программы заключается в количестве узлов сетки N вдоль горизонтального направления, которое не должно превышать значение 101. При N > 101 необходимо значительно уменьшать временной шаг dt, что сделает расчёт не целесообразным из-за его большой продолжительности по времени.

Инструментальные средства создания - Visual Studio 2022 Community Edition (язык С++).

Лицензия - GNU General Public License v3.0

Алгоритм подробно описан в публикации Kolegov, K. S. (2023). Suppression of sawtooth oscillations when using a finite-difference scheme for mass transfer simulation via the lubrication approximation in a droplet evaporated on a substrate.

 https://doi.org/10.48550/arXiv.2301.06983 (in Russian language)

https://github.com/kolegovk/Suppression-of-sawtooth-oscillations.git 

Исследование выполнено в рамках работы по гранту Российского научного фонда

№ 22-79-10216  https://rscf.ru/project/22-79-10216/