Разработка методических основ создания цифрового двойника теплогидравлического стенда атомной энергетической установки

Цифровой двойник (ЦД) теплогидравлического стенда – автоматизированная система управления жизненным циклом ТГС.

Подпроект программы развития НИЯУ МИФИ своими целями ставит оценку перспектив разработки новых решений в области создания и использования цифровых двойников, а также внедрение полученных результатов в учебный процесс НИЯУ МИФИ.

Подпроектом руководит Солдатов А.А., заведующий одной из базовых кафедр Центра развития технологий Росатома, кафедры №91 «компьютерного инженерного моделирования» НИЯУ МИФИ. Проект представляет из себя НИОКР, для участия в котором привлекаются учащиеся НИЯУ МИФИ.

Техническая часть включает в себя построение IT-инфраструктуры, базирующейся на облачных технологиях, Интернете вещей, внедрении платформенных решений (LabVIEW), а также применении CAD-систем и комплексных пакетов для моделирования (ЛОГОС, Flow Vision, и пр.). Подразумевается использование новейших технологических решений в интерактивной научной визуализации и в использовании графических процессоров для параллельных вычислений, работая с применением интегрированных сред разработки.

В рамках программы уже разработана концепция IT инфраструктуры цифрового двойника, предполагающая гибкость к изменениям отдельных аппаратных и программных компонент.

Коллективом разрабатывается сборочная 3-D модель и оформляется «банк алгоритмов» для моделирования процессов, протекающих в ТГС, с целью решения сопряженных задач гидродинамики и теплообмена. Такое междисциплинарное исследование предполагает построение мультифизичных моделей в объектно-ориентированной и обобщенной парадигмах программирования для проведение численных экспериментов в сетках большого объема и методов повышенного порядка точности.

На сегодняшний день, для банка алгоритмов были разработаны универсальные модели и структуры сеточных данных, подходящие для сеток практически произвольного типа в рамках разработки технологии и создания. Также разработаны универсальные средства хранения и обработки геометрических моделей и сеток на базе теории топологических комплексов.

В основу математических моделей, на которых будут построены алгоритмы решения прикладных задач гидро- и газодинамики, войдут разностные схемы и гидросетевые численные методики разработанные в ИПМ им. М.В. Келдыша РАН.

 

Модельное исследование применимости нейросетевых технологий для прогнозирования состояний теплогидравлического стенда позволило группе сделать вывод о целесообразности их использования на реальных данных установки. К выходу готовится учебное пособие по нейросетевым методам машинного обучения.

 

Цифровые двойники физических изделий могут быть использованы для анализа и диагностики их работы, а также оптимизации производительности и обслуживания в режиме реального времени. С помощью 3D-моделирования и Интернета вещей можно анализировать эффективность работы изделий в реальных условиях эксплуатации и точно прогнозировать их работу в будущем.