nucВестник НЯЦ РКNNC RK Bulletin1729-75161729-7885Национальный ядерный центр Республики Казахстан10.52676/1729-7885-2025-1-46-52nuc-759Research ArticleСтатьиОПТИМИЗАЦИЯ ЗАДАНИЯ МНОГОМЕРНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЯ В ОБЪЕКТЕ ИСПЫТАНИЯ ДЛЯ CFD МОДЕЛИРОВАНИЯOPTIMIZATION OF MULTIDIMENSIONAL ENERGY DISTRIBUTION IN TEST DEVICE FOR CFD MODELINGСураевА. С.SurayevA. S.

Курчатов

Kurchatov

suraev@nnc.kzҚабдылқақовЕ. А.KabdylkakovYe. A.

Курчатов

Kurchatov

kabdylkakov@nnc.kzЖанболатовО. М.ZhanbolatovO. M.

Курчатов

Kurchatov

zhanbolatov@nnc.kzВитюкГ. А.VityukG. A.

Курчатов

Kurchatov

Shmeleova@nnc.kzСекенД. М.SekenD. M.

Курчатов

Семей

Kurchatov

Semey

seken@nnc.kzФилиал «Институт атомной энергии» РГП НЯЦ РКBranch “Institute of Atomic Energy” RSE NNC RKФилиал «Институт атомной энергии» РГП НЯЦ РК; Университет имени Шакарима города СемейКазахстанBranch “Institute of Atomic Energy” RSE NNC RK; Shakharim University of SemeyKazakhstan202501042025014652Copyright © Сураев А.С., Қабдылқақов Е.А., Жанболатов О.М., Витюк Г.А., Секен Д.М., 20252025Сураев А.С., Қабдылқақов Е.А., Жанболатов О.М., Витюк Г.А., Секен Д.М.Surayev A.S., Kabdylkakov Y.A., Zhanbolatov O.M., Vityuk G.A., Seken D.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journals.nnc.kz/jour/article/view/759

CFD моделирование – широко распространенный инструмент, применяемый для компьютерного анализа в различных сферах, в том числе и в реакторной теплофизике. Так, в стенах Национального ядерного центра Республики Казахстан, с целью выполнения расчетного анализа безопасности облучательных ампульных устройств перед их внутриреакторными испытаниями применяется программа ANSYS FLUENT. Помимо анализа безопасности проводимых реакторных испытаний, данная программа используется для подбора режимов испытаний, выбора и обоснования диаграммы изменения мощности реактора, оценки теплового состояния отдельных элементов конструкции и т.д. Особенность программного комплекса Ansys Fluent заключается в ограниченности функционала графического пользовательского интерфейса (GUI), который используется большинством пользователей программы на всех этапах выполнения расчетного анализа от подготовки расчетной модели и до обработки результатов. С другой стороны, текстовый пользовательский интерфейс (TUI) и пользовательские функции (UDF) применяются реже, при том, что их совместное использование предоставляет широкие возможности по оптимизации расчетного процесса, повышения качества результатов и экономии времени и вычислительных ресурсов. В этой связи актуальной стала задача разработки специализированного программного обеспечения (программы), которое способствует легкому внедрению UDF файлов в расчетный анализ.  В работе представлена компьютерная программа консольного типа, разработанная в среде Visual Basic для автоматического формирования UDF файлов на основе входных данных. Входными данными являются файлы с временным и высотным (радиальным) профилем энерговыделения. Преимущества программы: простота использования (не требует навыков программирования), скорость создания UDF файлов, точность написания функции (исключение ошибок, связанных с ручным вводом большого количества информации). 

CFD modelling is a widely used tool for computer analysis in various fields, including reactor thermophysics. Thus, in the walls of the National Nuclear Center of the Republic of Kazakhstan, for the purpose of carrying out safety analysis of irradiated devices before their in-pile tests, the program ANSYS FLUENT is used. In addition to the safety analysis of reactor tests being conducted, this program is used for the selection of test modes, selection and justification of the diagram of the change of the power of the reactor, evaluation of the thermal state of individual structural elements, etc. The special feature of the Ansys Fluent software complex is the limited functionality of the graphical user interface (GUI), which is used by most users of the program at all stages of calculation analysis from preparation of the calculation model to processing of results. On the other hand, the text-based user interface (TUI) and user-defined functions (UDF) are used less frequently, although their combined use provides extensive opportunities for optimizing the computational process, improving result quality, and saving time and computing resources. In this regard, the task of developing a specialized software (program) that facilitates easy implementation of UDF files into calculation analysis has become urgent. The article presents a console-type computer program developed in Visual Basic environment for automatic generation of UDF files based on input data. Input data are files contain time and height (radial) energy distribution profiles. Advantages of the program: easy to use (no programming skills required), speed of creation of UDF files, accuracy of writing function (elimination of errors related to manual input of a large amount of data).

Ansys FluentUDFпрофиль энерговыделениямассив данныхпрограммаоптимизация расчетовAnsys FluentUDFenergy profiledata arrayprogramcalculation optimizationРабота выполнена при финансовой поддержке Комитета науки Министерства науки и высшего образования в рамках проекта грантового финансирования АР19577709 «Развитие методов CFD моделирования для описания процессов, сопровождающих развитие тяжелой аварии ядерного энергетического реактора».ReferencesANSYS, Inc. Products Release 2021 R1. Academic research Mechanical and CFD.ANSYS, Inc. Products Release 2021 R1. Academic research Mechanical and CFD.Vityuk V., Vityuk G., Vurim A., Irkimbekov R., Kukushkin I., Surayev A., Mukhamedov N. Testing of a heterogeneous fuel rod in the research Impulse graphite reactor // Progress in Nuclear Energy. – 2023. – Vol. 164. – P. 104889. ISSN 0149-1970. https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2023.104889Vityuk V., Vityuk G., Vurim A., Irkimbekov R., Kukushkin I., Surayev A., Mukhamedov N. Testing of a heterogeneous fuel rod in the research Impulse graphite reactor // Progress in Nuclear Energy. – 2023. – Vol. 164. – P. 104889. ISSN 0149-1970. https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2023.104889Surayev A. S. et al. Impact assessment of the IGR graphite block uneven impregnation with uranium on thermal strength properties // Вестник. Серия Физическая (ВКФ). – 2022. – Т. 82. – № 3. – С. 52–59. [Surayev A. S. et al. Impact assessment of the IGR graphite block uneven impregnation with uranium on thermal strength properties // Vestnik. Seriya Fizicheskaya (VKF). – 2022. – Vol. 82. – Issue 3. – P. 52–59.]Surayev A. S. et al. Impact assessment of the IGR graphite block uneven impregnation with uranium on thermal strength properties // Вестник. Серия Физическая (ВКФ). – 2022. – Т. 82. – № 3. – С. 52–59. [Surayev A. S. et al. Impact assessment of the IGR graphite block uneven impregnation with uranium on thermal strength properties // Vestnik. Seriya Fizicheskaya (VKF). – 2022. – Vol. 82. – Issue 3. – P. 52–59.]Eickhoff M., Rückert A., Pfeifer H. Solidification modeling with User defined function in Ansys Fluent // Progress in Applied CFD – CFD2017 Selected papers from 12th International Conference on Computational Fluid Dynamics in the Oil & Gas, Metallurgical and Process Industries. – SINTEF Academic Press, 2017.Eickhoff M., Rückert A., Pfeifer H. Solidification modeling with User defined function in Ansys Fluent // Progress in Applied CFD – CFD2017 Selected papers from 12th International Conference on Computational Fluid Dynamics in the Oil & Gas, Metallurgical and Process Industries. – SINTEF Academic Press, 2017.Manual U.D.F. ANSYS FLUENT 12.0 // Theory Guide. – 2021.Manual U.D.F. ANSYS FLUENT 12.0 // Theory Guide. – 2021.Yerzhan Kabdylkakov, Artur Surayev, Ruslan Irkimbekov (2022) New approaches to CFD analysis of experimental devices in the Ansys Fluent // AIP conference proceedings, 3020, 040008 (2024). https://doi.org/10.1063/5.0194184Yerzhan Kabdylkakov, Artur Surayev, Ruslan Irkimbekov (2022) New approaches to CFD analysis of experimental devices in the Ansys Fluent // AIP conference proceedings, 3020, 040008 (2024). https://doi.org/10.1063/5.0194184ANSYS FLUENT Text Command List Release 2021// Command List. – 2020ANSYS FLUENT Text Command List Release 2021// Command List. – 2020Kabdylkakov Y.A., Suraev A.S. Application of the volume of fluid method to simulate the process of melting and movement of fuel // NNC RK Bulletin. – 2021. Issue 3(87). – P. 3–8. (In Russ.). https://doi.org/10.52676/1729-7885-2021-3-3-8Kabdylkakov Y.A., Suraev A.S. Application of the volume of fluid method to simulate the process of melting and movement of fuel // NNC RK Bulletin. – 2021. Issue 3(87). – P. 3–8. (In Russ.). https://doi.org/10.52676/1729-7885-2021-3-3-8Kabdylkakov Y.A., Suraev A.S. Modeling of heat-strength interaction of fuel and structural materials of an irradiating device in the ANSYS software // NNC RK Bulletin. – 2023. – Issue 3(95). – P. 63–71. (In Russ.) https://doi.org/10.52676/1729-7885-2023-3-63-71Kabdylkakov Y.A., Suraev A.S. Modeling of heat-strength interaction of fuel and structural materials of an irradiating device in the ANSYS software // NNC RK Bulletin. – 2023. – Issue 3(95). – P. 63–71. (In Russ.) https://doi.org/10.52676/1729-7885-2023-3-63-71Surayev A.S., Irkimbekov R.A., Stepanova O.A. Simulation of interaction between material and melt of nuclear fuel // Book of Abstracts of International online conference “Advanced manufacturing materials and research: New technologies and techniques AMM&R2021”. – Ust-Kamenogorsk, D. Serikbayev EKTU, 2021. – P.42.Surayev A.S., Irkimbekov R.A., Stepanova O.A. Simulation of interaction between material and melt of nuclear fuel // Book of Abstracts of International online conference “Advanced manufacturing materials and research: New technologies and techniques AMM&R2021”. – Ust-Kamenogorsk, D. Serikbayev EKTU, 2021. – P.42.Жанболатов О.М., Сураев А.С. Программа управления для моделирования динамических параметров импульсного графитового реактора // Сборник трудов XX Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук», 25–28 апреля 2023 г., Томск.Zhanbolatov О.М., Surayev А.S. Program for control of modeling the dynamic parameters of a pulse graphite reactor // Collection of works of XX International conference of students, graduate and young scientists «Perspectives of development of fundamental sciences», April, 25–28, 2023, Tomsk. (In Russ.)]ANSYS Fluent Customization Manual. Ansys Inc. Products Release 2021 R1, January 2021.ANSYS Fluent Customization Manual. Ansys Inc. Products Release 2021 R1, January 2021.Vick, Paul. The Visual Basic.Net Programming Language // Addison-Wesley Professional. – 2004.Vick, Paul. The Visual Basic.Net Programming Language // Addison-Wesley Professional. – 2004.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.