Код CABARET-SC1 для задач водородной безопасности

В ИБРАЭ РАН разрабатывается CFD код «CABARET-SC1», для численного анализа задач водородной взрывобезопасности объектов инфраструктуры атомной и водородной энергетики. Для аппроксимации уравнений многокомпонентной газовой динамики используется балансно-характеристическая схема КАБАРЕ, обладающая улучшенными дисперсионными и диссипативными свойствами в классе схем второго порядка точности с компактным вычислительным шаблоном. Данный подход позволяет проводить моделирование турбулентных течений при неполном разрешении мелкомасштабной турбулентности без использования настроечных параметров, что дает повышенные прогнозные возможности в части моделирования перемешивания газовых смесей. Значительную часть валидационной базы кода составляют эксперименты международных (ERCOSAM-SAMARA, HYMERES и др.) и российских (РФЯЦ ВНИИТФ) проектов, направленным на изучение механизмов формирования и разрушения стратификации водорода, в том числе при работе систем безопасности. Для расчета задач горения и детонации водородосодержащих газовых смесей разрабатывается модуль «CABARET-COMBUSTION», в котором реализованы современные математические модели горения и детонации. В данных задачах помимо барических нагрузок важно также рассчитывать тепловые нагрузки от излучения горячих продуктов реакции. Излучение также может оказывать влияние на стратификацию водорода в горячей и влажной атмосфере контайнмента. Для моделирования теплообмена излучением в коде «CABARET-SC1» был реализован конечно-объемный метод дискретных ординат (FVM). Для валидации модели излучения использовались данные экспериментов серии H2P2 программы HYMERES-2 и эксперимента Национальной лаборатории Сандия по изучению характеристик турбулентного диффузионного водородного пламени. В данной работе представлен краткий обзор математических моделей, реализованных в коде «CABARET-SC1», и результатов их валидации, обсуждаются дальнейшие направления развития кода.