«Логос». Тепло по расчету

«Росатом» не так давно взял стратегический курс на внешние продажи своих цифровых продуктов. Первый пакет из серии «Логос», для моделирования аэро-, гидрои газодинамики, вышел на рынок в конце 2018 года. Второй, «Логос Тепло» для решения инженерных задач в области тепловых процессов, — в конце 2019 года. Такую регулярность директор по цифровизации «Росатома» Екатерина Солнцева назвала признаком мастерства.

«Логос» — разработка специалистов РФЯЦ-ВНИИЭФ, и пользуются ею уже лет десять. Даже компании не из контура «Росатома» оценили расчетные возможности. При создании «Логос Тепло» обратную связь давали 40 клиентов — крупнейших российских предприятий авиаи автомобилестроения, ракетно-космического комплекса, сейчас — 70.

Так что же представила в декабре дирекция по цифровизации «Росатома»? На презентации заместитель начальника отделения Института теоретической и математической физики РФЯЦ-ВНИИЭФ Андрей Гребенников отметил: «Этот продукт перестал быть сугубо внутренним, который наши физики и математики разрабатывали для наших же конструкторов. Он приобрел статус отечественного импортозамещающего продукта, который должен обеспечить конкурентоспособность российских высоких технологий». То есть «Логос Тепло» коммерциализовался: у него есть цена, команда для продвижения, служба технической поддержки и проч.

На коммерческих условиях

Стоимость «Логос Тепло» в «Росатоме» не сообщили, сказали только, что она зависит от количества процессорных ядер, которые задействованы при работе программы. В стандартном пакете распараллеливание на 128 ядер. Максимум ограничен только вычислительными мощностями и финансовыми возможностями заказчика: «Логос Тепло» уже работал на десятках тысяч ядер.

С вопросами по использованию программы клиенту поможет техподдержка. В особо сложных случаях подключатся разработчики пакета. В течение первого года использования сервис обойдется в 6 % стоимости лицензии, последующие годы — 20 %. Обновления доступны клиентам, заключившим договор о технической поддержке.

В целом «Логос Тепло» довольно прост в освоении. Как рассказал руководитель научно-исследовательской лаборатории ИТМФ Виктор Глазунов, на олимпиадах студентам-старшекурсникам было достаточно нескольких часов инструктажа, чтобы начать решать сложные задачи.

Больше возможностей

«Логос Тепло» моделирует распространение тепла в твердом теле с учетом различных физических процессов (излучения, сопряженного теплообмена, термического сопротивления и т. д.). Например, можно рассчитать теплообмен каждого шарика, катящегося в подшипнике.

Как и любой программный продукт, «Логос Тепло» развивается. В 2019 году добавлена возможность рассчитывать термическое сопротивление с учетом расстояния между объектами и времени контакта. Добавлен расчет излучения для симметричных тел — можно моделировать процесс в половине объема, тем самым экономя время. Третье нововведение, которое, говорят в РФЯЦ-ВНИИЭФ, инженеры просили лет пять, — ​библиотека теплофизических характеристик, чтобы не вводить их каждый раз вручную. В базовую версию включено 50 материалов, с которыми пользователи «Логос Тепло» работают чаще всего. Кроме того, пользователи сами могут добавить любой параметр, от которого зависит тепловой процесс (для коэффициента теплопроводности — влажность среды или давление на поверхность и т. п.), и задать зависимость от этого параметра. О том, что собираются добавить разработчики, — ​в «Расширении функционала».

Все изменения в коде «Логос Тепло» верифицируются тестовым набором задач, на которых можно быстро отследить точечные ошибки. На реальных, более сложных задачах обкатывается взаимодействие компонентов программы. Например, задача по расчету теплового состояния наиболее прогреваемой части транспортно-упаковочного комплекта для облученного ядерного топлива — сравнение результатов с эталоном показало погрешность не больше 5 % для каждой точки. Моделирование прогрева элементов устройства локализации расплава при тяжелой аварии на АЭС (над задачей работал ВНИИЭФ и «Атомэнергопроект») тоже показало высокую степень сходимости с эталоном.

Исследовать грунты

Применение «Логос Тепло» может выйти за пределы машиностроения. Программным комплексом заинтересовались компании-недропользователи. «Мы рассматриваем применение «Логос Тепло» для расчета тепловых процессов в многолетнемерзлых грунтах», — ​сообщил на презентации представитель одной компании. Идея, на первый взгляд, спорная: «Логос Тепло» все же работает с искусственными, а значит, однородными по составу и свойствам объектами, тогда как мерзлые грунты — заведомо неоднородная среда. Но, считает эксперт, может получиться: «Есть материал с теплофизическими свойствами и есть законы теплообмена. Грунт замерзает, оттаивает, тепло переносится, эти процессы можно рассчитать. Все очень похоже на то, что происходит в деталях механизмов».

Расчеты нужны, чтобы моделировать поведение грунтов в течение десятков лет как в естественном состоянии, так и с привнесенными в них искусственными объектами (насыпями, опорами и т. д.). По итогам определяется оптимальная глубина для забивания свай: меньше — неустойчиво, больше — дорого. «Коллеги из «Росатома» согласились — можно попробовать применить «Логос Тепло» для наших задач», — ​сказал представитель компании.

БУДУЩЕЕ РАСШИРЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛА «ЛОГОС ТЕПЛО»

• Сеткогенератор для нерегулярных многогранных сеток, которые строятся для расчетов распределения тепла в тонкостенных объектах.

• Возможность задать параметры расчета теплопроводности на геометрии.

• Солнечный калькулятор — расчет солнечного излучения на объект в зависимости от его географических координат, времени суток и др.

• Модуль для расчетов контактного термического сопротивления жидкости и твердого тела.

• Модуль для расчетов теплообмена излучением для подвижных тел, например воздействие нагретого двигателя внутреннего сгорания на коленвал.

• Модуль для расчетов спектрального излучения.

• Модуль для расчетов внутреннего фазового перехода (зависимости фазового состояния от объемной доли вещества).

• Модуль для решения задач термопрочности для динамических систем.

• Полноценный язык макрокоманд.

• Модуль для расчетов температуры и теплообмена электронов и ионов в веществе при воздействии на него фемтои пикосекундных лазеров.