顆粒流體
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-07-23
顆粒流體的視頻教程
Altair EDEM離散元仿真技術及工程應用網絡研討會
EDEM 可以輕松快速地創(chuàng)建顆粒實體的參數化模型，設定每個顆粒的屬性及施加在顆粒上的力的信息，提供了豐富多樣的接觸模型來處理顆粒之間及顆粒和設備之間的相互作用。EDEM也可以結合主流的 CAE工具軟件進行顆粒系統(tǒng)與流體、機械結構及電磁場的耦合模擬仿真。 研討會內容： 1.離散元法及EDEM介紹 2.EDEM主要功能和技術特色 3.EDEM工程應用案例 4.案例演示
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STARCCM+系列CFD課程08-多相流-拉格朗日 液膜 多相
課程安排： <01> 拉格朗日液膜離散多相知識點概述 <17> 拉格朗日-顆粒負載型流體 <18> 拉格朗日-固體顆粒侵蝕 <19> 液膜-液膜流體 <20> 液膜-經過蒸發(fā)和邊緣剝離的二元液膜流體 <
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STAR-CCM+系列CFD課程01-基礎入門
<14> 自然對流-同心圓柱簡介 <15> 多相流-VOF-重力驅動流體 <16> 多相流-拉格朗日-顆粒負載型流體 <17> 離散元方法-輸送機上的DEM顆粒 <18> 運動-移動參考系-旋轉風扇以及剛體運動 本課程講解的軟件版本為STAR-CCM+ 2310版本 使用的案例文件為2306版本 高版本軟件可打開低版本文件
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顆粒流體的實例教程
圖1-Rocky DEM可以集成在ANSYSWorkbench平臺下
DEM-CFD耦合方法對模擬顆粒-流體系統(tǒng)的作用非常巨大，能以數值仿真來擴大顆粒-流體耦合的模擬處理范圍。復雜的物理現象，如氣力輸送、顆粒干燥、研磨機內漿液流動、甚至是顆粒與流體之間的化學反應，都可以借助這種方法來實現仿真和分析。
圖2-Rocky與ANSYS集成后，FLUENT的計算結果可通過接口傳遞給Rocky
Rocky DEM作為ANSYS Workbench的組件，能夠與ANSYS Fluent進行耦合計算，無需借助第三方工具。其耦合方式有兩種：單向和雙向耦合。
圖3-Rocky DEM與FLUENT耦合方式
圖4-Rocky DEM與FLUENT雙向流固耦合設定界面
在進行耦合計算時，流體-顆粒相互作用的納維斯托克斯方程中的耦合項，考慮了阻力、升力浮力、虛擬質量、角動量和其他力。流體對顆粒的作用通過相間作用力（曳力）來實現的，而顆粒對流體的影響，則通過體積分數和動量交換力完成。
圖5-Rocky DEM與FLUENT耦合計算內核
圖6-耦合計算中流體對顆粒的作用
圖7-耦合計算中顆粒對流體的影響
RockyDEM和Fluent單向耦合計算
風移器在工業(yè)中通常用于分離不同質量的顆粒。采用Rocky DEM和Fluent單向耦合的方式可以模擬出流體中輕顆粒上浮、重顆粒下沉的現象。在計算過程中，可以使用不同的阻力模型進行計算。
展開 四、DEMms軟件主要技術指標
計算規(guī)模：
顆粒數量：計算顆粒數>109，可處理物理顆粒數>1014
并行計算：支持支持上萬CPU核心的并行計算，并行效率>45%
GPU加速：支持GPU加速計算
不規(guī)則顆粒功能：
支持球形填充
支持柔性顆粒
支持異性顆粒
顆粒間作用模型：
支持線性歷史模型、線性模型、Hooke歷史模型、Hooke模型、Hertz歷史模型、Hertz模型
支持滾動摩擦模型、液橋力模型、顆粒粘性作用模型
支持顆粒傳熱模型，包括Watson模型和Batchelor模型
幾何壁面功能：
支持基礎幾何建模，包括平面、圓柱、圓臺、圓面、圓環(huán)面、長方體、球體、球缺、斜面等
支持運動幾何壁面，包括振動、垂直振動、旋轉等
支持STL壁面，包括靜止、繞軸旋轉、單軸振動、雙軸振動、分段平動等
流體耦合計算：
支持化學反應
支持粗粒化模型，包括EMMS模型、軟殼層顆粒團碰撞粗粒化模型、傳遞和反應粗粒化模型
支持笛卡爾正交六面體網格和普通網格
顆粒-流體作用模型：
支持顆粒-流體曳力模型
支持顆粒-流體壓力梯度力
支持顆粒-流體-顆粒傳熱模型
支持顆粒-流體對流傳熱模型
支持顆粒溫度迭代模型
支持核函數法統(tǒng)計顆粒體積分數
支持濕顆粒氣流干燥模型，考慮顆粒-氣流傳熱過程
展開 教程中模擬流經部分阻塞的彎管的顆粒負載型空氣流。標準壓力（1個大氣壓）下的空氣以 10 m/s 的速度進入通道。流體在通過部分阻塞的90 度彎管后，豎直流出出口。假定所有流體屬性都是恒定不變的。氣流中植入了固體顆粒，均勻地分布在管道入口處。進氣中的顆粒體積加載量是0.01%，這相當于顆粒體積流率為 6.4516 x 10–7m3 /s。模型如下：
2、STAR-CCM+設置
（1）選擇連續(xù)相物理模型；流體是湍流且不可以壓縮。分離流模型同默認 K-Epsilon 湍流模型一起使用，拉格朗日多相模型用于構建離散相模型。物理模型的選擇如下：
（2）選擇拉格朗日相模型；創(chuàng)建拉格朗日相，并選擇適當的相模型。這些模型代表拉格朗日相的特征。右鍵單擊Models >Lagrangian Multiphase > Lagrangian Phases選項，選擇新建一個相，給拉格朗日相選擇相應的物理模型，如下：
（3）定義連續(xù)相邊界條件；定義inlet為速度進口，速度為10m/s，湍流強度為0.005，湍流長度比例為0.001m，出口為壓力邊界；
（4）設置拉格朗日相噴射器；右鍵選擇Injectors，新建噴射器，將噴射器的類型設置為部件噴射，相應的部件選擇inlet，相應的拉格朗日相選擇相1。新建的噴射器屬性設置如下：
（5）由于本案例是穩(wěn)態(tài)模擬，最大迭代次數設置為1000
（6）運行模擬；計算結果如下：
管道內的速度場
粒子的滯留時間
本文轉自有限猿仿真博客，感謝原作者。如有侵權請立即聯系刪除。
展開 使用軟件：CFX ，ICEM
網格：六面體，質量>0.5
物理模型：多項流（空氣+水+顆粒）
本來是拿fluent做的，然后向看看CFX做射流的效果如何
過程是從入口噴出水和顆粒的混合物,然后噴射到一個鋼板上,采用sst湍流模型，入口設置流體速度為100M/S,然后加入顆粒，設置一些顆粒的屬性。大概就是這樣一個過程，設置水和空氣的表面張力。設置了連續(xù)相和分散相等等】
顆粒相計算
當流場收斂后，進行顆粒相的計算，主要包括以下8個子步驟：
1 顆粒-顆粒、顆粒-壁面碰撞力計算；
2 計算流體壓力梯度力和曳力；
3 更新顆粒速度和位置；
4 多進程并行計算時，傳遞進程邊界顆粒信息；
5 更新顆粒鄰居列表；
6 更新顆粒-流體網格映射關系；
7 更新顆粒-流體網格插值系數；
8 更新流體網格中流體體積分數。
一般情況下，由于流體的計算時間步長大于顆粒計算時間步長，以上1-8步需要重復多次，但在每一步的計算中，流體的速度、密度和壓力分布保持不變。當顆粒和流體的時間同步后，停止顆粒的計算轉為流體的計算。重復以上步驟，直到達到預先設定的模擬時間。
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顆粒流體的最新內容
為了進一步突破碳氫基礎液體的導熱極限，引入高導熱的金屬氧化物納米顆粒制備成納米流體（Nanofluids），成為了熱管理介質的前沿攻關方向。
這項工作嘗試讓同一組三維高斯同時承擔渲染與物理仿真的職責，并通過定制化的 Material Point Method 為高斯附加運動學形變和機械應力屬性，以支持彈性體、塑性材料、流體、顆粒體以及碰撞等場景。
這類研究的意義，不在于單純“讓模型動起來”，而在于開始打通真實場景重建與物理動態(tài)求解之間的表示鴻溝。
全類型仿真分析，覆蓋核心需求：支持全尺度流場分析（穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)、層流/湍流等）、全類型熱管理（共軛傳熱、自然/強制對流、輻射等）、多物理場耦合（流-固-熱-聲-運動聯動），還可實現多相流、旋轉機械、氣動噪聲、非牛頓流體等復雜場景仿真，同時支持與Altair? EDEM? 耦合，完成顆粒-流體系統(tǒng)仿真，滿足不同行業(yè)的個性化需求。
3.
，如體積含量較少的顆粒，通常僅考慮顆粒與流體間的相互作用，而忽略掉顆粒與顆粒之間的作用，較為常用的模型為DPM模型。
? 高保真度顆粒、流體及材料行為仿真
全新建模方法可更真實地捕捉整體流動特性、沖擊響應行為及高溫作用效應。基于 Python 語言的自動化功能，能夠加速離散元法 (DEM) 的工作流程；耦合求解器則可支持開展電池安全性與材料響應特性的深度研究。
? 直觀化設計與運動仿真分析
更具一體化特性的工作空間，重塑工程師開展運動仿真分析與幾何模型優(yōu)化的工作模式。
? 高保真度顆粒、流體及材料行為仿真
全新建模方法可更真實地捕捉整體流動特性、沖擊響應行為及高溫作用效應。基于 Python 語言的自動化功能，能夠加速離散元法 (DEM) 的工作流程；耦合求解器則可支持開展電池安全性與材料響應特性的深度研究。
? 直觀化設計與運動仿真分析
更具一體化特性的工作空間，重塑工程師開展運動仿真分析與幾何模型優(yōu)化的工作模式。
流化過程中，流體與顆粒的相互作用導致顆粒隨機運動和分散，實現流態(tài)化。這一過程受流速、顆粒性質和流體性質的共同影響。主要分類如下：
鼓泡流化床：氣流速度較低時，流體通過顆粒床層使顆粒懸浮，形成類似水沸騰時的氣泡，氣泡逐漸長大至一定尺寸后離開床層。這是最基本的流化床形式，操作穩(wěn)定，適用于常壓操作。
-流體作用模型：
支持顆粒-流體曳力模型
支持顆粒-流體壓力梯度力
支持顆粒-流體-顆粒傳熱模型
支持顆粒-流體對流傳熱模型
支持顆粒溫度迭代模型
支持核函數法統(tǒng)計顆粒體積分數
支持濕顆粒氣流干燥模型，考慮顆粒-氣流傳熱過程
參考案例-多相流-拉格朗日：顆粒負載型流體
參考案例-運動-軌跡運動：在固定滑軌上對底盤進行浸漆
STAR-CCM+ 的核心優(yōu)勢為何備受汽車行業(yè)青睞？
1. 一體化多物理場平臺：它不是單一的CFD求解器，而是一個集幾何處理、網格生成、物理模型設置、求解計算、后處理分析于一體的完整環(huán)境。用戶無需在不同軟件間切換，大大提高了工作效率。
ql-align-justify"><strong>設置過程：</strong>1、計算煙氣進口和噴槍進口的連續(xù)相流場，湍流realizable k-e模型；</p><p class="ql-align-justify"> 2、打開重力，設置DPM模型，雙向耦合，勾選Interaction表示雙向耦合，顆粒與流體存在動量交換
