Seminarium kontaktowe

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Seminarium kontaktowe"

Henryka Piasecka
10 lat temu
Przeglądów:

1 Seminarium kontaktowe mgr inż. Piotr Andrzej Prusiński Instytut Geofizyki UW r.

2 tytułem wstępu

3 Kto: Piotrek Stanowisko: starszy specjalista Gdzie: CIŚ MANHAZ (o tym po tym ) Odpowiedzialny: Grupa Analiz CFD Wykształcenie/przygotowanie: Wydział MEiL Politechnika Warszawska Kierunek inżynierski: Energetyka > Systemy Informatyczne w Energetyce Kierunek magisterski: Energetyka > Energetyka Jądrowa Stypendysta: Programu wymiany studenckiej Socrates-Erasmus (KTH Stockholm: Nuclear Power Engineering) Stypendium sponsorskie PGE S.A. 3/34

Systemy Informatyczne w Energetyce Kierunek magisterski: Energetyka > Energetyka Jądrowa Stypendysta:

4 Realizowany w i przez: Instytut Problemów Jądrowych im. Andrzeja Sołtana w Świerku Misja: Uzyskanie statusu największego i najlepszego dostawcy nowoczesnych usług informatycznych świadczonych na rzecz jednostek administracji państwowej i jednostek inwestujących w rozwój sektora jądrowego na terenie RP. Budżet: ,36 PLN (85% z EFRR) Okres realizacji: Cel: Przygotowanie zaplecza infrastrukturalnego i kompetencyjnego Prostymi słowy: Budowa klastra obliczeniowego i przygotowanie obsługi personalnej na potrzeby realizacji przyszłych kontraktów komercyjnych Strona internetowa projektu: 4/34

administracji państwowej i jednostek inwestujących w rozwój sektora jądrowego na terenie RP. Budżet: 97 708 010,36 PLN (85% z EFRR) Okres realizacji: 05.01.2009 31.

5 5/34

6 Ambicje: Zastosowanie kodów CFD na potrzeby EJ Zwłaszcza dla GenIV (konkretnie HTGR) Zagadnienia bayesowskie: algorytmy poszukiwania źródła Obliczenia równoległe, rozproszone, HPC Rozwijanie własnych narzędzi, solverów Walidacja wyników z open-source ów Narzędzia: ANSYS Fluent/CFX OpenFOAM, LLNL Overture/SAMRAI Stan obecny: skład osobowy: 3 rekrutacja w toku (kadra młodych inżynierów) przygotowanie stanowisk roboczych kompletowanie oprogramowania 6/34

Walidacja wyników z open-source ów Narzędzia: ANSYS Fluent/CFX OpenFOAM, LLNL Overture/SAMRAI Stan obecny: skład

7 czyli przechodząc do meritum

8 element układu redukcji ciśnienia residuum ciepła naturalny filtr dla lotnych pierwiastków radioaktywnych źródło czynnika dla awaryjnych systemów chłodzenia 8/34

9 Solver do symulacji zachowania się dwóch ściśliwych, niemieszających się płynów w izotermicznych warunkach. Bazuje on na zasadzie przechwytywania położenia powierzchni styku przy użyciu metody obliczania ich udziałów objętościowych (Volume of Fluid Phase Fraction). Pęd oraz inne właściwości fizyczne poszczególnych płynów wynikają tu z obliczeń realizowanych na mieszaninie niejednorodnej tych składników, a sam solver sprowadza się w zasadzie do rozwiązywania jedno-wymiarowego równania zachowania pędu. Solver jest jednocześnie dość elastyczny, bowiem daje możliwość zastosowania zarówno modelu przepływu laminarnego jak i turbulentnego, w zależności od potrzeb użytkownika. 9/34

Pęd oraz inne właściwości fizyczne poszczególnych płynów wynikają tu z obliczeń realizowanych na mieszaninie niejednorodnej tych składników, a sam solver sprowadza się w

10 Dostrajanie kroku czasowego Dostrajanie prędkości płaszczyzny odniesienia (interfejsu składników) Dostrajanie warunków brzegowych Poszukiwanie prawidłowych udziałów objętościowych (alpha) < (1) Wygładzanie wyników poprzedniego kroku oraz określenie wektora normalnego Wyprowadzenie wstępnej macierzy pola prędkości i jego dekompozycja < (2) Wejście w pętlę korekcyjną (celem zbilansowania pól ciśnienia i prędkości): Przewidywanie strumienia ф (bezwymiarowej zmiennej zorientowanej) Skonstruowanie i obliczenie równania ciśnienia (p) < (3) Skorygowanie strumienia ф Odtworzenie pól prędkości (U) 10/34

macierzy pola prędkości i jego dekompozycja < (2) Wejście w pętlę korekcyjną (celem zbilansowania pól ciśnienia i prędkości): Przewidywanie strumienia

11 Indykatorowe równanie ciągłości: Ograniczenie zasięgu równania Pole prędkości niezbędne do ściśnięcia interfejsu Równanie ciągłości z indykatorem α == (0; 1) 11/34

12 Bilans pędu: - różniczkowa forma równania zachowania pędu - uwzględnia tensor naprężeń lepkich - wyraża ciśnienie zmodyfikowane, gdzie - uwzględnia naprężenia powierzchniowe 12/34

13 Korekcyjne równanie ciśnienia: Człon eliminujący problem różnic gęstości składników 13/34

14 Opróżnianie kanału z wody Tworzenie się pęcherzy/-a gazu u wylotu z rury Oderwanie i unoszenie się pęcherzy ku powierzchni wody w zbiorniku (ew. implozja i waterhammer) Nagły wzrost poziomu wody - pool swell Wzrost ciśnienia i stratyfikacja temperatury ponad lustrem wody Uwolnienie gazu przez zawory zwrotne na powrót do komory ciśnieniowej lub (po pewnym czasie) przez odcinające do atmosfery 14/34

implozja i waterhammer) Nagły wzrost poziomu wody - pool swell Wzrost ciśnienia i stratyfikacja

15 Przypadkowy charakter przepływu turbulentnego Tworzenie mieszaniny niejednorodnej Brak równania energii! Brak przejścia fazowego w wyniku zmian temperatury brak kondensacji brak chuggingu Tylko dwie substancje rozpatrywane przez solver naraz Brak zjawiska rozwarstwienia pola temperatury (stratyfikacji) ponad lustrem wody w zbiorniku 15/34

Brak przejścia fazowego w wyniku zmian temperatury brak kondensacji brak chuggingu

16 Obserwacje: zachowania gazu niekondensującego o podwyższonych parametrach w kontakcie z wodą procesu wzrostu ciśnienia w zbiorniku procesu tworzenia się, a niekiedy także i oderwania, pęcherza gazu u wylotu mitygatora zjawisko fali w zbiorniku (pool swell) Modyfikacje: geometrii mitygatora warunków brzegowych i początkowych wpływające na naprężenia dynamiczne, pojawiające się na ścianach zbiornika. 16/34

wylotu mitygatora zjawisko fali w zbiorniku (pool swell) Modyfikacje: geometrii mitygatora warunków

17 2,5 mln komórek kilka do kilkunastu godzin poświęconych tylko na wygenerowanie jednej siatki! 4 GB RAM 2,67 GHz@QuadCore i5 1 krok czasowy = 120 MB 17/34

18 18/34

19 1 MPa jasna 2 MPa ciemna 19/34

20 20/34

21 Po 2 miesiącach obliczeń 2,29674 s. 21/34

22 ok. 31 tys. komórek generowanie siatki kilkanaście sekund!! 1 krok czasowy = ~3 MB wyniki maksymalnie w przeciągu 1-3 dni!! 22/34

23 23/34

24 24/34

25 25/34

26 26/34

27 27/34

28 Rura Mitygator I Mitygator II Mitygator III Mitygator IV 0,37 s 0,30 s 0,30 s 0,28 s 0,27 s zawirowania na otworach stabilne (dobór Co) 28/34

29 29/34

30 Nowy solver: uwzględniający przejście fazowe na skutek wymiany ciepła pozwalający uzyskiwać mieszaniny jednorodne wybranych składników rozpatrujący istnienie więcej niż dwóch substancji w układzie Nowa geometria: zmiana ilości, średnicy i kształtu otworów zwężki, dyfuzory osłony na otwory 30/34

31 OpenFOAM to surowe narzędzie: bez kolorowego opakowania bez interfejsu graficznego z odpychającym wręcz sposobem instalacji do którego brakuje porządnej dokumentacji który wymaga od użytkownika każdorazowego domyślania się znaczenia poszczególnych funkcji Narzędzie i to w pełnym tego słowa znaczeniu: elastyczne i w pełni skalowalne środowisko obliczeniowe niezużywające nadmiernie zasobów dające możliwość dekompozycji i obliczeń równoległych całkowicie darmowe Którego w pełni świadome wykorzystanie gwarantuje uzyskanie całkiem realnych wyników! 31/34

32 obszary

33 Wymiana doświadczeń Walidacja wyników na zasadzie porównania z uznanym komercyjnym oprogramowaniem Organizacja wspólnych szkoleń Wspólne poszukiwanie grup zorientowanych na wykorzystanie OpenFOAMa Promocja softu na uczelniach krajowych 33/34

34 mgr inż. Piotr Andrzej Prusiński tel

Podobne dokumenty

Nowoczesne narzędzia obliczeniowe do projektowania i optymalizacji kotłów

Nowoczesne narzędzia obliczeniowe do projektowania i optymalizacji kotłów Mateusz Szubel, Mariusz Filipowicz Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie AGH University of Science and