Details

Целью работы является разработка и валидация редуцированных моделей теплового состояния конструкции, обеспечивающих ускоренное прогнозирование температурных полей с приемлемой точностью относительно полноразмерных конечно-элементных расчётов. В качестве методологии использованы нестационарный конечно-элементный анализ в ANSYS в двумерной и трёхмерной постановках, адаптивный метод планирования эксперимента MEPE, регрессия гауссовских процессов для предсказания максимальной температуры материала барьера, метод сингулярного разложения для восстановления полных температурных полей. Реализация выполнена в программном комплексе OPTIROM. Достигнутая точность на валидационной выборке: для двумерной постановки — GPR: медианная ошибка 0,02 %, 95-й процентиль 0,7 %; SVD: 95-й процентиль 1,3 %. Для трёхмерной постановки — GPR: 95-й процентиль 0,2 %; SVD: медианная ошибка 0,7 %, 95-й процентиль 1,05 %. Результаты применимы к задачам параметрического проектирования систем термоядерных установок и оперативного прогнозирования температурных режимов при изменении материалов и геометрии конструкции.

The subject of the work is the fire-resistant window of the ITER reflectometry diagnostic system, subjected to transient thermal loads under a fire scenario. The aim of the work is to develop and validate reduced order models of the structural thermal state, enabling rapid prediction of temperature fields with acceptable accuracy relative to full-scale finite element calculations. The methodology includes transient finite element analysis in in two-dimensional and three-dimensional formulations, the MEPE adaptive design of experiment method, Gaussian process regression for predicting the maximum temperature in ROHACELL material, and singular value decomposition for full temperature field reconstruction. Implementation was carried out using the OPTIROM software. Validation accuracy: for the 2D formulation — GPR: median error 0.02%, 95th percentile 0.7%; SVD: 95th percentile 1.3%. For the 3D formulation — GPR: 95th percentile 0.2%; SVD: median error 0.7%, 95th percentile 1.05%. ROM prediction time is on the order of milliseconds compared to tens of minutes for the full-scale model. The results are applicable to parametric design of diagnostic systems in thermonuclear facilities and real-time prediction of thermal conditions under varying material properties and geometry.