В орбите «Логоса»: о развитии системы математического моделирования в России

Разработчики и продуктовая команда «Логоса» проводят цикл семинаров с представителями атомной и других отраслей и на основе обратной связи совершенствуют продукт. Флагманскую в нашей стране систему математического моделирования развивает Российский федеральный ядерный центр «Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики» (РФЯЦ-ВНИИЭФ).

В семейство «Логос» входит пять модулей. «Логос Аэро-­Гидро» предназначен для моделирования процессов в воздушной и водной средах, «Логос Тепло» — ​для оценки тепловых характеристик и режимов деталей и узлов, «Логос Прочность» — ​для решения статических и динамических прочностных задач, «Логос Гидрогеология» — ​для решения задач водного баланса территорий и моделирования экологических процессов в сложной геологической среде, а «Логос Платформа» интегрирует вычислительные модули «Логос» и программное обеспечение класса САЕ (computer-aided engineering) российских разработчиков.

Ускорение флагмана

«Логос» используют более 120 предприятий разных отраслей. Как отметила на форуме «Цифровая индустрия промышленной России — ​2023» директор по цифровизации «Росатома» Екатерина Солнцева, сославшись на данные Центра компетенций по импортозамещению в сфере информационно-­коммуникационных технологий и Санкт-­Петербургского политехнического университета Петра Великого, по функционалу «Логос» на 62 % соответствует аналогичным системам мировых конкурентов, которые разрабатывают их не менее 30 лет («Логос» — ​14 лет).

Открывая семинар для представителей атомной отрасли, директор по математическому моделированию компании «Русатом — ​Цифровые решения» Дмитрий Фомичев подчеркнул ключевую роль потребителей в улучшении российского индустриального программного обеспечения (ПО): «Взаимодействие предприятий с разработчиками сокращает срок совершенствования продуктов. Нам важно знать потребности предприятий и получать их предложения, чтобы сфокусироваться на приоритетных направлениях».

Идет аттестация

На семинаре разработчики рассказали о новых возможностях «Логоса» и пополнении семейства. В «Логос Атом» дорабатываются существующие модули и создаются новые: модуль нейтронной физики «Логос Нейтрон» и «Логос Ресурс» для расчетов долговечности элементов конструкций.

«Логос Тепло» и «Логос Прочность» аттестованы для расчетов оборудования объектов использования атомной энергии и транспортных упаковочных комплектов, а «Логос Аэро-Гидро» — ​для расчетов реакторов ВВЭР и установок с жидкометаллическим теплоносителем. «Логос Прочность» рекомендован для аттестации расчетов импульсных воздействий на контейнмент (защитную оболочку реактора). До конца года будет подан на аттестацию еще ряд обновлений.

Взгляд из отрасли

Представители отраслевых предприятий делились на семинаре своим опытом работы с продуктами линейки ­«Логос».

Опытное конструкторское бюро машиностроения им. Африкантова представило данные по использованию «Логос Аэро-Гидро» для расчетов вибрации конструкций под воздействием потока пара: хорошее совпадение результатов «Логос Аэро-Гидро», зарубежной системы и эксперимента. Но для более сложных моделей скорость расчетов, как отметили специалисты бюро, должна быть выше.

«Гидропресс» пользуется тремя основными модулями семейства «Логос». Так, в нынешнем году «Логос Прочность» начали применять в научно­-исследовательских работах при проектировании реакторных установок с жидкометаллическим теплоносителем, и на 2024 год запланирована обширная серия экспериментов. «Гидропресс», уже 10 лет разрабатывающий автоматизированную программу расчетов циклической прочности «Циклика», планирует в этом году аттестовать ее в Научно-техническом центре по ядерной и радиационной безопасности, а затем интегрировать в «Логос Прочность».

В целом замечаний к продукту меньше, а интерес к нему и число пользователей больше. За четыре года количество предприятий, где эксплуатируется «Логос», выросло с трех до 24. Еще восемь тестируют «Логос», а 18 знакомятся с продуктом и учатся с ним работать. По итогам 2022 года на предприятиях в контуре «Росатома» установили 115 коммерческих лицензий и 20 образовательных. «Наш план — ​сделать так, чтобы к концу 2024 года «Логос» был введен в промышленную эксплуатацию на всех 50 предприятиях атомной отрасли, где ведется научно-­инженерная деятельность по расчетному обоснованию объектов использования атомной энергии», — ​сообщил Дмитрий Фомичев.

Во внешней среде

«Росатом» отвечает за выполнение правительственной дорожной карты «Новое индустриальное ПО» и с 2021 года ведет первый общероссийский проект импортозамещения систем инженерного анализа и математического моделирования. По инициативе госкорпорации создан консорциум российских разработчиков систем CAD (computer-aided design) и САЕ. В 2022 году учреждена ежегодная конференция по математическому моделированию, которая признана главной площадкой диалога в интересах развития ПО данного класса в нашей стране. Таким образом «Росатом» становится центром компетенций по инженерному ПО для математического моделирования.

Чтобы будущие инженеры как можно раньше знакомились с возможностями «Логоса», лицензии на него безвозмездно переданы 45 российским вузам. Кроме того, по инициативе «Росатома» весной этого года второй раз прошла Всероссийская олимпиада по математическому моделированию для студентов — ​ВОММ. Работает научное сообщество по математическому моделированию, которое начало проводить мероприятия не только для студентов, но и для школьников.

НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ

«Логос Аэро-­Гидро»

Появился функционал для решения задач обтекания вращающихся элементов, например гребного винта, а также расчетов объектов, работающих с несколькими фазами, например огнетушителя. Предлагается большой набор возможностей для расчетов аэродинамики грузовых автомобилей, температурного комфорта салона кабины или пассажирского салона лайнера, остывания дома.

По функционалу «Логос Аэро-Гидро» быстро догоняет зарубежные решения. Как отметил начальник научно-исследовательской лаборатории РФЯЦ-ВНИИЭФ Вадим Курулин, если в 2022 году он видел разницу между российским и зарубежным ПО невооруженным глазом, то в обновлении «Логос Аэро-­Гидро», которое планируют выпустить к концу года, результаты расчетов будут практически неотличимы от зарубежных аналогов. Разрабатывается инструментарий для расчетов фазовых переходов (кипения, испарения, кавитации), обновятся интерфейсы.

«Логос Прочность»

После выхода обновлений в «Логос Прочность» можно будет рассчитывать распределенные и вращающиеся силы и строить диаграммы Кэмпбелла — ​спектр отклика системы в зависимости от режима ее колебаний.

«Логос Тепло»

Появился функционал для решения задач, связанных с излучением, фазовым переходом, выделением тепла при химических реакциях, например в аккумуляторах, и тепловым воздействием на материалы при пожарах. Это важно, если, например, надо подобрать изолирующие материалы для разных отсеков судна. В обновлении этого года появится возможность рассчитывать теплопередачу от трубы грунту. Такие задачи интересны владельцам трубопроводов в многолетнемерзлых грунтах.

«Логос Платформа»

Обеспечивает перенос данных и ведение расчетов всех модулей «Логоса» и сторонних платформ без потерь и ошибок. Разрабатываются интерфейсы для связанных и сквозных сопряженных расчетов и для интеграции авторских методик. Оптимизируется автоматизированная обработка результатов, методы построения моделей сокращенной размерности и проч.