ansys顆粒模擬的案例
CFDPro顆粒流仿真 | 基于拉格朗日粒子追蹤方法，模擬復雜顆粒的流動現象
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 OpenFOAM料斗顆粒模擬 ￥10
<p>模擬清空充滿顆粒的料斗。這是 OpenFOAM 測試用例的示例/教程。用于模擬的解算器是 icoUn CoupledKinematicParcelFoam。 icoUn CoupledKinematicParcelFoam 是一種瞬態求解器，用于單個運動粒子云的被動傳輸。它使用預先計算的速度場來形成粒子云。</p><div contenteditable="false" width="100%">
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<p class="normal-img" contenteditable="false" style="--tw-shadow: 0 0 #0000; --tw-ring-inset: var(--tw-empty,/*!*/ /*!
展開 激波作用下顆粒層動態演化的雙流體模擬
隨著時間的演化，顆粒層寬度逐漸增大，固含率逐漸降低。這是因為高速氣體的夾帶作用使得固體顆粒層形成沿沖擊方向的運動、膨脹的趨勢。
(2)模擬與實驗結果對比
圖3給出了顆粒床層兩側監測點處壓力隨時間的變化，圖中的黑色曲線為實驗測量得到的壓力信號。為了檢驗計算網格對模擬結果定量準確性的影響，數值模擬中考察了三個網格尺寸：2mm、4mm、8mm，在數據處理上將沖擊波前沿抵達顆粒層的時刻定義為t=0時刻。
圖3表明，模擬得到的壓力信號能夠在定量上與實驗結果較好吻合。如圖3（a）所示，對于位于顆粒層左側的P1監測點，在沖擊波前沿抵達顆粒物料層表面后反彈至P1監測點的時間間隔，實驗測量結果約為2.7ms，數值模擬得到的結果為2.5ms；P1監測點處的壓力隨后急劇增大至一極大值，實驗測量結果為6.5bar，模擬結果為6.8bar；P1監測點處的壓力隨后逐漸降低，實驗測得的壓力值呈現較明顯的波動，數值模擬中因為將顆粒床層做了擬流體處理，得到的壓力信號非常平緩，但壓力值整體上都處于實驗測得壓力數據的波動范圍內，參見網格尺寸為2mm和4mm的模擬結果。
圖3（b）對比了P2處壓力信號的實驗結果和數值模擬結果。
展開 FLUENT管道內固體顆粒模擬
本教程演示了管道內固體顆粒隨氣流運動的設置和求解。幾何模型為二維模型。
1 啟動Workbench并建立分析項目
（1）在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，啟動Workbench 19.2，進入ANSYS Workbench 19.2界面。
（2）雙擊主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）選項，即可在項目管理區創建分析項目A。
2 導入幾何體
（1）在A2欄的Geometry上單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Import Geometry→Browse命令，此時會彈出“打開”對話框。
（2）在彈出的“打開”對話框中選擇文件路徑，導入幾何體文件。
3 劃分網格
（1）雙擊A3欄Mesh項，進入Meshing界面，在該界面下進行模型的網格劃分。
（2）依次右鍵選擇模型下邊界和上邊界，在彈出的如圖16-79所示的快捷菜單中選擇Create Named Selection，彈出如圖16-80所示的Selection Name對話框，輸入名稱inlet和outlet，單擊OK按鈕確認。
（3）設置網格尺寸為0.01m。在Quality中，Smoothing選擇High。
（4）右鍵單擊模型樹中Mesh選項，選擇快捷菜單中的Generate Mesh選項，開始生成網格。
（5）網格劃分完成以后，單擊模型樹中Mesh項可以在圖形窗口中查看網格。
（6）執行主菜單File→Close Meshing命令，退出網格劃分界面，返回到Workbench主界面。
展開 
顆粒運動射流模擬 ￥20
DPM cas 和 injection 射流的cas 以及網格
懸浮顆粒兩相流模擬 ￥500
<p>本案例基于COMSOL軟件模擬了不同密度大小的懸浮顆粒在混合溶液中的流動沉積情況，模擬結果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202203/imgs/b699ae180a0943238523c7268d430935.gif" alt="Untitled.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>密度較大顆粒的沉積情況</strong></p><p><br></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202203/imgs/85a95a81e397408fb3e8b3f4d11ad778.gif" alt="Untitled2.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>密度較小顆粒懸浮混合情況</strong></p><p>感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎交流</p><p><br></p>
展開 Ansys Rocky顆粒仿真軟件介紹
Ansys Rocky顆粒仿真軟件
Ansys聯合ESSS公司一同推出了Ansys Rocky，該軟件基于離散元模擬(DEM)方法，可以快速分析和評估各行各業中與顆粒運動相關的問題，研究設計時遇到流動、熱以及結構相關的問題。
應用領域
Rocky DEM具有強大的顆粒仿真功能，在傳統行業和新興行業中都有廣泛的應用，例如農業和重工業、采礦和礦物加工、生物制藥、消費品、過程工程工業、油氣等。海外現有Rocky用戶中，超過75%同時也在使用Ansys CFD以及Ansys Mechanical。凡是涉及與顆粒相關應用領域，Ansys Rocky都是很好的選擇。
Ansys Rocky的優勢
模擬顆粒真實的形狀
Rocky DEM在模擬時能夠考慮粒子真實的形狀和尺寸，用戶可以自定義顆粒形狀和大小。顆粒包括纖維（例如毛發）和殼體（例如像薯片一樣又薄又寬），無論顆粒的材料是剛性還是柔性，Rocky均可仿真。
集成于Ansys Workbench
Rocky DEM完全集成于Ansys Workbench，與Ansys相關軟件（Fluent, Mechanical, optiSLang and DesignXplorer）進行耦合仿真。例如，能夠和Ansys Fluent進行單向或者雙向耦合，獲得與真實物理一致的結果。
展開 兩個磁性顆粒相互靠近時的連接橋形成分布模擬 ￥1200
黑色區域為四氧化三鐵磁性顆粒，紅色區域為油酸和聚乙二醇混合溶液，在磁場作用下，兩個磁性顆粒相互靠近，并且兩個磁場顆粒外部的混合溶液受到磁場顆粒的作用，從而產生交織混合，形成連接橋。仿真結果如圖所示：
感興趣的朋友，歡迎合作交流！
COMSOL顆粒夾雜多孔介質多相材料達西滲流模擬
這里采用兩項材料通過COMSOL達西定律模塊對滲流進行模擬。
模型采用CAD隨機球體顆粒&過渡區插件建立后導入到COMSOL軟件內。
模型包括滲流發生的外側基體、內部顆粒、顆粒及基體過渡區（ITZ）三部分組成，由于內部顆粒的滲透系數遠小于基體，因此可將其省略，邊界置為無流動。設置過渡區的目的是在實際情況中，土體及內部碎石顆粒間往往會有孔隙，這就造成了接觸面的實際滲透率遠高于土體，模型剖切面如下。
模型設置左右兩側的水頭差，最終壓力及流速模擬結果如下。
基于離散元原理的顆粒流模擬軟件Rocky 4.5.2
1 引言
顆粒流模擬廣泛應用于固體動力學，流體動力學，熱動力學，電磁動力學等領域。總的來說，有兩大類模擬途徑，一類途徑是基于光滑粒子流體動力學(Smoothed Particle Hydrodynamics，簡稱SPH), 這種途徑最典型的模擬軟件是Abaqus; 另一類途徑是基于離散元(Discrete Element Method, 簡稱DEM)，這種途徑在巖土工程領域最典型的軟件是PFC(PFC模型建立機制)。除此之外，在機械應用領域使用離散元原理開發的軟件有EDEM(Altair EDEM Professional 2021.2.0)和Rocky DEM(ESSS Rocky Version 4.5.2, 1.17G)。這個筆記簡要描述了Rocky的應用范圍。
2 Rocky應用領域
Rocky DEM是一個三維離散元DEM軟件，用來模擬一組顆粒如何與其他顆粒以及各種邊界進行互動，這些邊界可能代表的是輸送槽、磨坊、攪拌機、犁、織布機或其他類型的散體材料處理設備。與PFC的主要用途不同，Rocky主要應用在制造領域，盡管PFC也能做類似的模擬。Rocky的工程應用領域包括:
提高設備的壽命和容量
消除堵塞，皮帶和班輪穿刺
減少電力下降、灰塵和噪音
降低溢出和產品退化
增強混合，減少死區和隔離
評估擴展策略
預測力、扭矩和功耗
通過與 FEA 耦合分析結構載荷
通過與 CFD 耦合模擬流體顆粒相互作用
Rocky能夠與ANSYS進行聯合分析，例如CAD設計工具Ansys SpaceClaim，CFD工具Ansys Fluent，FEA工具Ansys Mechanical。
3 Rocky工作原理
離散元是一種預測散裝固體(bulk solid)行為的數值技術。
展開 利用PFC3D模擬顆粒攪拌運動 ￥35
顆粒物質被視為傳統固體、液體和氣體之外的第四態物質, 激起高度關注和大量研究. 其中顆粒物料的堆積、堵塞、密集流動、混合分離等是備受關注的熱點和難點問題。顆粒物質混合是工業生產中常見的過程, 廣泛地應用在制藥、化工、能源等領域。
本算例采用離散單元法的數值模擬手段。對方形罐體內同屬性的分區顆粒混合過程進行模擬研究。可以利用本算例分析仿真系統內單顆粒運動、顆粒群宏觀矢量運動規律與特征、攪拌設備所受荷載等參量。
方形罐體和攪拌葉片如下圖所示（為減小計算成本，對攪拌葉片進行了簡化）,算例比較簡單，讀者可以在其基礎上增加模型復雜性。
模型的建模過程如下：
首先在罐體內生成球顆粒，并在自重作用下平衡。顆粒之間采用赫茲接觸模型。
生成攪拌葉片，并刪除與葉片相交的球顆粒。為增加顯示效果，將顆粒劃分成了四組。
為葉片指定旋轉的角速度。攪拌過程如下所示。
攪拌過程中葉片所受力矩如下所示：
模型全部完整代碼如下：
展開 
混合懸浮液中顆粒的沉降數值模擬 ￥1500
<p>本案例基于COMSOL軟件仿真了管中內合懸浮液受到重力作用下的顆粒自由沉降過程，仿真結果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202208/619931c1eb234fabb9b2b5a4a8200bc5.gif" alt="Untitled.gif"></p><p>感興趣的朋友，歡迎交流合作</p><p><br></p>
展開 基于顆粒流PFC的巖體爆破破壞效應模擬 ￥55
目前針對巖石爆破的數值模擬采用的計算手段有LS-dyna和離散元方法等。本算例采用顆粒流PFC對巖石爆破過程進行模擬。
分別就單點爆破、單點增大爆破壓時、三點同時爆破、三點微差爆破這四種工況進行了仿真計算。
首先建立模型，在邊界墻體的伺服功能下平衡模型：
刪除邊界墻體，對左右兩側邊界附近及底部邊界附近處的顆粒運動進行約束模擬邊界，對邊界顆粒施加荷載，吸收掉入射的波動能量，以模擬無限介質：
單點爆破的結果和爆破壓力的波形如下：
單點爆破增大炮孔壓力后的結果
三點同時爆破結果如下：
三點微差爆破結果及爆破壓力的波形如下：
具體建模思路及完整代碼（含基本注釋）如下：
展開 PFC單向流固耦合——模擬顆粒落入流動的水中
PFC中流固耦合有三種方式：
1、單向流固耦合（one_way）：也就是顆粒受流體作用，但是流體不受影響。
2、利用達西定律實現雙向耦合
3、和第三方的算法或者流體軟件進行耦合(比如OpenFOAM)
這里做一個單向耦合的小例子——模擬顆粒落入流動的水中。
由于當水比較多的時候，流速不太容易受到下落的顆粒影響，這里簡化為單向耦合是合理的。
首先生成cfd網格和顆粒。這里的網格使用我之前帖子中生成方形網格的小程序生成節點和單元文件。
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展開 帶有納米顆粒的板狀結構收縮過程時的卷曲變形模擬 ￥1000
本案例模擬了一帶有納米顆粒的板狀結構在一側收縮和兩側同時收縮過程中的卷曲變形過程，模擬結果如圖所示：
感興趣的朋友，歡迎合作交流！
