КВАЗИОДНОМЕРНАЯ МОДЕЛЬ ТЕРМОЯДЕРНОГО ЗАЖИГАНИЯ ПЛОТНОЙ DT-СМЕСИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПРОТОННЫХ ПУЧКОВ

К. В. Хищенко, А. А. Чарахчьян
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2015. Вып.1. С. 3-15.

       Рассматривается цилиндрическая мишень из DT-смеси толщиной 2H и плотностью ρ₀ ≤ 100ρ_s, где ρ_s ≈ 0,22 г/см³ - плотность смеси в твердом состоянии при атмосферном давлении и температуре 4 К. Мишень предполагается окруженной тяжелой замагниченной оболочкой, препятствующей боковому разлету и выносу тепла из горючего в оболочку. Мишень зажигается с торцов одновременно двумя одинаковыми моноэнергетическими пучками протонов с кинетической энергией 1 МэВ, интенсивностью и длительностью действия соответственно 10¹⁹ Вт/см² и 50 пс или 10¹⁸ Вт/см² и 500 пс. Используется одномерная односкоростная двухтемпературная гидродинамическая модель с учетом широкодиапазонного уравнения состояния горючего, электронной и ионной теплопроводности, кинетики DT-реакции, собственного излучения плазмы и ее нагрева α-частицами. Последний эффект полагается основным определяющим механизмом зажигания мишени. Вылет α-частиц за пределы горючего учитывается в рамках трекового метода. Предложена модификация этого метода, которая аппроксимирует известную задачу Коши для однородного стационарного кинетического уравнения в приближении Фоккера-Планка. Траектории α-частиц ограничиваются цилиндрической поверхностью заданного радиуса, который является параметром метода и отождествляется с радиусом мишени и радиусом пучка протонов. Такая квазиодномерная модель позволяет оценивать энергию зажигания и массу мишени. Для начальной плотности горючего ρ₀ = 100ρ_s полученная оценка энергии зажигания примерно в 10 раз меньше соответствующей оценки для задачи с радиусом пучка много меньше размера мишени (рис. 3, табл. 2, список лит.- 26 назв.).

Полный текст статьи

С. В. Яцевич, В. В. Курулин, Д. П. Рубцова
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2015. Вып.1. С. 16-29.

       Рассматриваются некоторые варианты конечно-объемной реализации известного алгоритма PISO на эйлеровой совмещенной сетке в применении к задачам динамики молекулярно несмешивающихся жидкостей. Приводятся результаты сравнительных расчетов типовых задач по односкоростной модели, реализованной в пакете прикладных программ ЛОГОС. На основании полученных результатов делается вывод о наиболее приемлемом для рассматриваемого класса задач варианте алгоритма (рис. 16, список лит.- 10 назв.).

Полный текст статьи

О. В. Зацепин, Я. З. Кандиев
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2015. Вып.1. С. 30-36.

       В РФЯЦ-ВНИИТФ для решения задач переноса ионизирующего излучения методом Монте-Карло более тридцати лет развивается программа ПРИЗМА. Программа позволяет моделировать раздельный и совместный перенос нейтронов, фотонов, электронов, позитронов, ионов в одномерной, двумерной, трехмерной геометрии. Для вычисления функционалов применяются оценки по посещениям, т.е. оценки, вклады в которые отличны от нуля только для траекторий частиц, пересекающих область или поверхность интегрирования. В случае решения задач глубокого прохождения и детектирования для повышения эффективности применяется моделирование по ценности. При рассмотрении задач реакторной физики, принадлежащих этим классам, были выявлены особенности, потребовавшие разработки специальных схем моделирования и развития существующей методики моделирования по ценности.
       В настоящей работе дается обзор методов, применяемых при решении задач глубокого прохождения и детектирования по программе ПРИЗМА. Описаны особенности некоторых задач реакторной физики, принадлежащих этим классам и потребовавших развития методики моделирования по ценности. В целях подтверждения корректности усовершенствованной методики приводится решение ряда тестовых и прикладных задач. Показано совпадение с асимптотическим решением в случае, когда оно известно. В других случаях показано совпадение с решением, полученным аналоговым способом моделирования или с помощью других программ. Рассмотрено решение прикладных задач оценки сигналов внереакторных детекторов от источников нейтронов, размещаемых в активной зоне ВВЭР-1 000, и внутриреакторных детекторов ВВЭР-1 000 (рис. 7, табл. 2, список лит. - 8 назв.).

Полный текст статьи

И. М. Епишков, П. В. Егоров
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2015. Вып.1. С. 37-46.

       Описываются алгоритмы многофрагментной блочно-регулярной декомпозиции, а также основные принципы динамической балансировки арифметической нагрузки процессоров при проведении расчетов в многопроцессорном режиме по лагранжевой методике Д.
       Многофрагментная блочно-регулярная декомпозиция получается в результате разбиения математической области на блоки в двух направлениях: главное (число узлов в этом направлении больше) и вспомогательное. Первое разбиение выполняется для главного направления, охватывая всю математическую область, в результате чего формируются декомпозиционные слои. Второе разбиение выполняется для вспомогательного направления и только в рамках одного декомпозиционного слоя. При этом каждый процессор может рассчитывать несколько фрагментов задачи, принадлежащих разным декомпозиционным слоям или разным математическим областям.
       Алгоритмы динамической балансировки выполняются исходя из цели равномерного распределения арифметической нагрузки по процессорам. Описываются определение данной нагрузки, выполнение новой декомпозиции, дается описание структуры межпроцессорных коммуникаций.
       Представлены результаты тестовых расчетов, демонстрирующие применимость реализованных алгоритмов в методике Д (рис. 9, табл. 2, список лит. - 5 назв.).

Полный текст статьи

М. Л. Сидоров, В. А. Пронин
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2015. Вып.1. С. 47-55.

       Представлен параллельный метод построения призматической неструктурированной сетки, используемой для дискретизации сложных геологических структур при численном моделировании нефтяных и гидрогеоэкологических задач. Метод позволяет проводить адаптацию сетки к различным типам объектов (скважины сложной траектории, геологические разломы, пласты и т. п.) и обладает высокой скоростью построения. Данный метод реализован в программном комплексе НИМФА (рис. 14, табл. 1, список лит. - 14 назв.).

Полный текст статьи

А. И. Панов, А. В. Шурыгин
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2015. Вып.1. С. 56-65.

       Представлены некоторые алгоритмы построения неструктурированных многоугольных сеток при расчете начальных данных для методики ТИМ-2D. Приведено описание формата хранения топологии сетки. Описаны метод, с помощью которого выполняется отсечение ячеек границами счетной области, и метод, позволяющий объединять сетки различных типов в рамках одной счетной области. Даны практические рекомендации по использованию тех или иных типов сеток в зависимости от специфики решаемых задач (рис. 23, список лит. - 11 назв.).

Полный текст статьи

С. В. Гагарин, Н. В. Галицкая, О. В. Беломестных, С. И. Кузьмина, Д. В. Могиленских, Е. А. Приб, А. А. Ушкова
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2015. Вып.1. С. 66-77.

       При математическом моделировании физических процессов механики сплошной среды, основанном на лагранжевых методиках, в процессе расчета модели разностная сетка может деформироваться настолько, что дальнейший счет становится невозможным. В этом случае пользователь (расчетчик) должен создать новую сетку, как правило, с сохранением геометрии математических областей модели и запустить программу, осуществляющую интерполяцию (пересчет) физических величин со старой разностной сетки на новую.
       В РФЯЦ-ВНИИТФ создан программный комплекс БАЗИС, который включает в себя следующие подсистемы:

1. текстового (табличного) представления данных расчета;
2. графического представления данных расчета;
3. сравнения графических изображений расчетов;
4. подготовки и расчета начальных данных (GeomGrid2);
5. подготовки задания на интерполяцию;
6. запуска процесса интерполяции;
7. расчета средних (балансовых) значений физических величин.

Полный текст статьи

О. Н. Нарышкина, А. В. Светиков, В. В. Шубин
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2015. Вып.1. С. 78-87.

       Представлена оценка возможностей по распознаванию цифровых сигналов при малых отношениях сигнал/шум, а также результаты разработки алгоритма структурирования таких сигналов. Алгоритм реализован на языке С++ в программе для обработки сигналов, используемых в технологиях Fast Ethernet и FDDI. Представлены экспериментальные результаты по тестированию программы для сигналов Fast Ethernet, FDDI (скорость 125 Мбит/с). Получено снижение коэффициента ошибок (BER) по сравнению с теоретической вероятностью ошибок при прямом детектировании (рис. 9, табл. 4, список лит. - 6 назв.).

Полный текст статьи