Математическое моделирование физических процессов

В продолжение утреннего поста про новую программу магистратуры «Математическое моделирование и программные комплексы для атомной энергетики» и в честь скорого завершения летнего сезона защит дипломов решили поделиться примерами тем выпускных квалификационных работ наших студентов

Современные подходы к обоснованию безопасности проектируемой АЭС обязывают разработчиков промоделировать не только параметры штатной работы ядерного реактора и вспомогательных систем, но и тщательно изучить возможные сценарии развития любой, даже самой маловероятной, аварийной ситуации

При этом энергетический ядерный реактор является конструктивно сложным изделием, в котором одновременно происходят разные физические процессы: цепная ядерная реакция и возникновение нейтронных полей, изменение структуры ядерного топлива в результате распада урана, воздействие излучений на конструкционные материалы, процессы переноса тепла от топлива к теплоносителю по различным физическим механизмам, гидродинамические процессы в жидкости, коррозия и прочие химические взаимодействия, температурные деформации конструкций и так далее. И это перечисление процессов только внутри активной зоны реактора и только в штатных режимах работы АЭС.

Понятное дело, что быстро и с приемлемой точностью решить такой объем уравнений, описывающих всю вышеперечисленную физику, с калькулятором на бумажке довольно затруднительно

Для решения таких задач создаются специализированные программные средства, позволяющие с помощью компьютерных и суперкомпьютерных вычислений, моделировать те или иные ситуации и физические процессы. Такие программные комплексы требуют оптимизации под конкретный сценарий (должны быть правильно описаны все возможные физические процессы), должны иметь приемлемую производительность (чтобы расчет 1 секунды реального времени процесса не требовал десятков тысяч часов компьютерного времени), а результаты физических расчетов должны быть проверены на экспериментах (чтобы этим результатам можно было доверять)

В атомной отрасли используются сотни различных программ для описания различных типов реакторов и физических процессов в них, над их созданием работают десятки тысяч человек – многие из которых выпускники МИФИ. В целом сегодня только в нашей стране рынок инженерного программного обеспечения составляет десятки миллиардов рублей, в мире – на порядки больше.

Поэтому с каждым годом все больше дипломных работ наших студентов посвящено исследованию физических процессов с помощью программных комплексов математического моделирования

Мы активно стараемся внедрять в учебный процесс работу с новыми комплексами, успехи наших студентов и сотрудников все чаще отмечаются профессиональным сообществом. В конце прошлого года мы анонсировали новый этап внедрения в курсы работу с инженерным ПО, который уже вылился в специализированную программу магистратуры

Для визуализации широты вопроса мы решили показать примеры тем выпускных квалификационных работ этого года, выполненных с использованием комплексов математического моделирования, только по одному из научных направлений ИЯФиТ – теплогидравлике ядерных реакторов

📶Изучить темы дипломов по другим научным направлениям можно в соответствующем приложении к каталогу образовательных программ ИЯФиТ