粒子模擬
關注創建者：淵魚 創建時間：2023-02-21
粒子模擬的視頻教程
LS-DYNA粒子爆破法PBM-FEM耦合模擬巖石臺階延期爆破
采用LS-DYNA軟件講解了PBM-FEM耦合法模擬巖石邊坡臺階微差爆破，對粒子爆破法（PBM）進行了介紹，并講解了PBM相關關鍵字。 采用ANSYS軟件劃分網格，其余前處理操作及所有關鍵字均在ls-prepost進行設置，較適合對關鍵字格式和參數不熟悉的朋友學習。 若對學習有幫助，期待5星好評。
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hypermesh聯合LS-DYNA粒子爆破法PBM-FEM耦合模擬巖石延期爆破
采用LS-DYNA軟件講解了PBM-FEM耦合法模擬巖石微差爆破，對粒子爆破法（PBM）進行了介紹，并講解了PBM相關關鍵字。 采用hypermesh劃分網格，其余前處理操作及所有關鍵字均在ls-prepost進行設置。 該案例針對豎直炮孔和傾斜炮孔都進行了講解，歡迎大家購買學習。 若對學習有幫助，期待5星好評。
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粒子模擬的實例教程
Mhd電場中帶電粒子運動模擬
建立模型
根據我司常規電除塵器結構尺寸數據，選擇電除塵器電場中一個通道建立三維模型如下：
三維模型
極板間距400mm，極線間距400mm，極線直徑10mm，電場高度200mm。
邊界設置
進口為速度進口（velocity-inlet）0.2m/s；
出口為壓力出口（pressure-outlet）；
極線設置為wall，電勢48KV；
極板設置為wall，電勢0KV，粒子捕集（trap）；
粉塵粒徑50um，密度550kg/m3，導電率無限大，磁導率1.257e-6h/m，電荷密度0.03897C/m3。
計算結果
電勢云圖
電場強度
電場矢量
帶電粒子運動軌跡
粒子數據如下：
在此邊界數據下，電除塵器的除塵效率為1-97/800=87.88%。
展開 數值粒子追蹤仿真
在上一節中，很幸運我們由方程4 得到一個精確的解析解。精確解僅可能在引入許多簡化假設時得到，尤其是各處的流體速度 u 均為零。但在大多數實際情況中，周圍流體的速度不僅不為零，而且在空間上是不均勻的，因此僅靠公式不可能找到精確解。
對于更一般的問題，我們可以通過數值仿真來獲得近似解。其主要思想是，在初始時間 t=0 時，給定初始粒子位置 q_0 和速度 v_0，我們可以使用數值時間長算法來計算一組離散的時步 t_1，t_2，t_3，……的解。為此，設計了各種各樣不同的時間步長算法，其中有許多是在 COMSOL Multiphysics? 軟件中可用的。
用數值方法求解一組微分方程會引入一定量的誤差,即實際粒子運動與計算得到的數值解之間的差異。雖然通常不能指望從數值仿真中獲得一個完美的解，但更現實的目標是，當時間間隔（t_1，t_2–t_1，t_3–t_2等）減小時，模擬的粒子運動應變得更加精確。
需要權衡的是，如果時間步較小，則需要花更多的時間步才能達到相同的輸出時間。最終，這可能會導致實際運行時間顯著增加，這是仿真完成的時間。進行數值仿真的工程師必須始終在解精度和執行時間之間尋求合理的平衡。
COMSOL Multiphysics?中的粒子追蹤模塊提供了一個流體流動顆粒跟蹤接口，該接口通過數值求解牛頓第二定律來模擬周圍流體中單個粒子的運動。基本上，此接口可求解方程1，同時允許我們向方程右側添加各種不同的力。它還包括用于設置初始粒子位置和速度以及檢測和處理粒子與周圍幾何中的表面的碰撞的各種選項。
處理小粒子和長時間尺度
在許多實際應用中，粒子追蹤模型的需要求解時間的范圍遠大于拉格朗日時間尺度 τ_p。
展開 一個簡單的例子-模擬球形粒子團撞擊涂層的過程。
目前采用DEM方法實現粒子團沖擊金屬涂層的過程，具體詳細步驟大家可以自行去研究cae和inp文件，如果有不明白的地方，可以聯系qq10575993923或wx13279318783,。
在此感謝Usim大佬的支持，大家可以搜索會員名字 Usim ，去他的主頁看看，不是一般的NB，動力顯示分析的大手。
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展開 在模擬爆炸過程中，空氣、土壤都可以采用粒子算法來進行模擬，
下圖為一個簡單的算例。
下面是一個相對復雜的爆炸模擬。上面是一輛軍用車輛，下面是埋在土壤里面的爆炸裝置。
現在貼出K文件。
顆粒流仿真是通過數值模擬手段模擬由大量固體顆粒構成的系統的動態行為，能夠詳盡刻畫顆粒間的碰撞、擴散、堆積、破碎、混合等微觀交互，以及與流體介質的相互作用，從而預測顆粒流在各種工況下的宏觀表現。顆粒流仿真能夠揭示隱藏的風險因素，為產品研發、故障診斷、性能優化提供關鍵數據支撐。
能源與動力工程：應用于發動機吸入物模擬與燃燒室顆粒物行為分析。
環境保護與災害預防：涉及大氣污染擴散模擬與地質災害預警。
化工與材料工程：涵蓋反應器內顆粒流動與混合優化以及顆粒填充與成型過程控制。
農業與食品工程：應用于種子播撒與肥料施用技術優化以及糧食干燥與儲存過程管理。
顆粒流模擬仿真模塊
ParticlePro為積鼎科技自主研發的顆粒流模擬模塊，該模塊是基于拉格朗日粒子追蹤方法，專為解決復雜顆粒流動現象而設計，可用于發動機吸雨吸雹、發動機葉片顆粒流、微小粒子撞擊損傷等應用場景的仿真分析。
拉格朗日粒子追蹤
支持顆粒間的直接碰撞模型，考慮顆粒間的彈性碰撞、摩擦力等相互作用，以模擬顆粒群的集體行為。
耦合流場模型
集成了Langevin湍流擴散模型，用于描述顆粒在湍流背景下的隨機擴散行為，考慮了顆粒與流體微團之間的相對速度差異及湍流脈動對顆粒擴散的影響；稀相模型和密相模型的靈活切換，適應不同顆粒濃度條件下的模擬需求。
先進顆粒特性處理
顆粒旋轉模型，考慮顆粒在流場中因受力不平衡導致的自轉；馬格納斯升力模型，模擬顆粒在流場中由于形狀、旋轉和流體黏性引起的額外升力效應。
惰性傳熱處理
能夠模擬顆粒作為惰性物質在流場中傳遞熱量的過程，有助于分析顆粒溫度變化對流動行為、顆粒沉積、熱交換設備性能等方面的影響。
展開 
粒子模擬的最新內容
使用單向耦合求解器在預計算流場中進行粒子追蹤
實現粒子與流體流動之間的雙向耦合
配置粒子注入、力和插值方案
模擬粒子-壁面相互作用（反彈、逃逸、吸收）
模擬具有質量和動量交換的表面薄膜行為
應用DPMFoam將粒子體積效應納入流場
設置MPPIC模擬用于密集粒子流，無需逐對碰撞追蹤
使用ParaView可視化并分析結果
軟件支持多核CPU迭代與眾核細粒度GPU并行計算，結合 DEM模擬粒子間相互作用，可精準計算雨滴 / 冰雹對葉片的壓力沖擊、對入口氣體狀態的影響及壓氣機效率變化，為發動機極端天氣適應性設計提供可靠仿真工具。
4、引入多組分粒子：如果存在兩種或更多組分，則該粒子可被定義為"多組分顆粒"
5、使用輸入文本文件定義注入：對于涉及在不同位置注入多個粒子的復雜模擬，使用輸入文本文件來定義注入更為高效。在"Injection"面板中，選擇創建。對于"Injection Type"，選擇"File"。瀏覽并選擇包含注入信息的輸入文本文件。
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與FEM-SPH自適應轉化相似，失效后的單元轉為DEM粒子，模擬碎片云。
本案例完全由lsprepost建模。
如需詳細建模過程，請私信。
四、關于大會
如您對大會感興趣，有任何問題可掃碼咨詢技術鄰客服~
往期推薦：
●【案例推薦】DEM(離散元)-模擬粒子團沖擊靶材
● 離散元與有限元優缺點（附inp文件）
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●離散元與有限元優缺點（附inp文件）
應用該模擬模塊的拉格朗日粒子追蹤功能，模擬單個液滴在塔內的運動軌跡，包括液滴在重力、浮力、阻力、湍流作用下的上升、碰撞、蒸發等過程。重點關注液滴在填料層間的分布、蒸發速率以及與氣流的熱交換效果。
借助該模擬模塊，該化工廠成功優化了重力塔液滴冷卻過程，不僅提升了冷卻效率，還解決了塔底積液問題，確保了設備穩定運行。
完美異構超算架構(多核+高頻+多pcie 5.0 接口)，應用面更寬，計算性能到極致
? 應用更廣泛，滿足多核+高頻計算需求
? 高可靠、高穩定性，保證計算設備長期穩定運行
? 計算即巔峰
應用領域匯總
APP1 計算類
1) 數值模擬、數學建模
2) CAE仿真計算（結構仿真、多物理場耦合、電磁仿真）
3) 油藏模擬、地質建模、地震模擬
4) 天體物理模擬、核物理、粒子物理模擬
LS-DYNA巖石爆破漏斗模擬
https://www.yqgqt.org.cn/video/c58222
否
（SCI復現）LS-DYNA立井掘進爆破一次成井
https://www.yqgqt.org.cn/video/c58343
否
LS-DYNA自適應SPH-FEM方法模擬侵徹粒子飛散及材料失效和損傷
