顆粒流模擬的案例
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 Update---基于離散元原理的顆粒流模擬軟件Rocky 2021.R2.2
(3) Rocky和Ansys Motion之間的耦合能夠創建復雜的運動系統，包括車輛和地面的相互作用，適合于模擬需要考慮幾何之間交互的運動以及許多具有復雜運動約束的對象。
(4) 計算速度大幅提升。
3 計算流程
離散元是一種預測散裝固體(bulk solid)行為的數值技術。散裝固體是一個大的固體顆粒的集合，又稱顆粒流介質。顆粒介質流動在礦業工程的典型例子是礦石通過移動的采礦機械設備運輸。顆粒流的運動模擬比較復雜，因為這些流動可能是固體，也可能是液體，或兩種行為的組合。例如沙子在沙漏的行為像一個液體，而沙子本身存在固體的應力應變關系。如同PFC的工作機理一樣，Rocky是一種無網格的方法，不求解連續體問題的運動方程。因此，不需要材料的應力應變關系，相反，通過DEM模擬后的結果可以輸出應力應變關系。每個顆粒的運動方程都通過時間進行積分。已知的總力是接觸力(顆粒與邊界之間)和體力, 典型的體力是重力、液體，靜電力、電磁力等。Rocky的計算流程如下：(1) 建立幾何模型；(2) 選擇物理模型；(3) 指定運動方式；(4) 設置材料參數；(5) 設置顆粒相互作用參數；(6) 產生顆粒幾何尺寸; (7) 設置顆粒流動參數；(8) 設置求解參數；(9) 開始計算 。
展開 基于離散元原理的顆粒流模擬軟件Rocky 4.5.2
散裝固體是一個大的固體顆粒的集合，又稱顆粒流介質。顆粒介質流動在礦業工程的典型例子是礦石通過移動的采礦機械設備運輸。顆粒流的運動模擬比較復雜，因為這些流動可能是固體，也可能是液體，或兩種行為的組合。例如，沙子在沙漏的行為像一個液體，而沙子本身存在固體的應力應變關系。如同PFC的工作機理一樣，Rocky是一種無網格的方法，不求解連續體問題的運動方程。因此，不需要材料的應力應變關系，相反，通過DEM模擬后的結果可以輸出應力應變關系。每個顆粒的運動方程都通過時間進行積分。已知的總力是接觸力(顆粒與邊界之間)和體力, 典型的體力是重力、液體，靜電力、電磁力等。
展開 科研進展｜冰如何促進冰巖碎屑流的運動性：來自顆粒狀冰-巖混合物斜槽流離散元模擬的見解
其通常采用下圖(b)
所示的斜槽穩定流物理實驗和下圖(c
)
所示的斜槽穩定流數值實驗進行研究。
在數值實驗中，沿流動方向(y)和垂直流動方向(x)設置周期性邊界以模擬無限寬和無限長的斜槽。
無限長、無限寬的斜槽可以理解為一個有自由表面的環剪實驗，其驅動力是重力的分力。
▲(a)地球物理流分選行為示意圖; (b)斜槽穩定流物理實驗; (c)斜槽穩定流數值實驗
在冰巖碎屑流中，冰顆粒和巖石顆粒之間的大小、密度和摩擦存在差異。
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。
new
domain extent -3 3
wall generate box -2 2 -1 1 -0.5 2
wall delete walls range id 2[x_pos=0.5]
[height=1]
[box_chicun=0.5]
[rdMin=0.01]
[rdMax=0.03]ball generate radius [rdMin] [rdMax] number 1000 tries 2000000 range x [x_pos+rdMin] [x_pos+box_chicun-rdMin] ...
展開 顆粒流介紹 附UDEC4.0破解版下載
顆粒流模型的基本假定
顆粒流方法在模擬過程中作了如下假設：
（1）顆粒單元為剛性體，本身不會破壞;
（2）接觸發生在很小的范圍內、即點接觸;
（3）接觸特性為柔性接觸，接觸處允許有一定的“重疊”量;
（4）“重疊”量的大小與接觸力大小有關，與顆粒大小相比，“重疊”量很小;
（5）接觸處可以有豁結強度;
（6）所有的顆粒是圓形(PFC2D)或球體(PFC3D)，也可以用到簇邏輯機理生成任意形狀的超級顆粒。每一個簇單元由一系列顆粒重疊而成為邊界可以變形的剛體。
下載地址：UDEC4.0破解版
展開 CAD顆粒密堆積2D顆粒流PFC離散元DEM模型 ￥399
插件簡介
CAD顆粒密堆積2D插件可用于生成二維狀態下重力堆積的隨機顆粒。插件可指定投放區域、顆粒的粒徑范圍、顆粒間的間距、顆粒個數等信息，同時可模擬顆粒彈性及摩擦摩擦系數。
插件采用物理引擎對顆粒行為進行模擬，可實現顆粒在力場作用下的堆積、以及顆粒間的碰撞等。
插件可將當前圖形輸出到AutoCAD，可控制輸出時機，在可視化的同時保存當前狀態，生成的dwg文件可導入其他有限元軟件，同時可統計當前顆粒所占比例。
插件可指定顆粒間的最小間距，控制間距可在有限元分析中更好的劃分網格，避免計算不收斂。
可對同一模型進行多次輸出，通過CAD圖層對輸出進行劃分。
插件可進行力場方向的指定，實現不同的堆積模型，或進行分子熱運行模擬等。
采用堆積模式，可實現高比例粒子的分布模型，下圖為82.59%的比例。
說明提醒
插件需要注冊，注冊后可永久使用，版本更新不影響注冊狀態，注冊請聯系QQ：1135122921。
樣圖下載
Dwg格式樣圖，可導入Comsol、ANSYS、Abaqus等有限元軟件測試。
顆粒密堆積樣圖.rar
展開 磁性顆粒在磁場和流場作用下的運動過程 ￥2500
模型下規則排列的是磁鋼結構，產生磁場，磁性顆粒從上部入口進入，從右側出口流出。基于COMSOL軟件的多物理場模塊模擬了磁性顆粒受到流場和磁場作用下的運動過程，仿真結果如圖2所示。
圖1 幾何模型
磁場密度分布
流場分布
顆粒運動過程（皮帶未滑動）
顆粒運動過程（皮帶滑動）
圖2 數值仿真結果
感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎合作交流
基于離散元仿真軟件DEMms的雙錐水力旋流器-顆粒分離性能分析
在多相流顆粒分離研究領域，精確模擬顆粒運動行為一直是技術攻關的核心難題。兩段錐形水力旋流器作為關鍵分離設備，其底流管直徑與入口速度對分離性能的影響機制復雜，亟需高精度模擬技術予以揭示?；诖耍瑘F隊創新開發氣-液-固三相湍流模擬方法（VOF - RSM - DEM），其中自主研發的 DEMms 軟件，憑借獨特的算法架構與模擬能力，成為攻克該難題的核心技術支撐。
創新算法架構，實現顆粒運動精準建模
DEMms 軟件基于離散元法構建核心算法體系，深度融合牛頓第二定律與歐拉第二運動定律，為顆粒的平移與旋轉運動提供精確的動力學描述。在顆粒與流體、顆粒與顆粒及壁面的交互過程中，軟件通過多物理場耦合算法，實現對曳力、升力、碰撞力等復雜作用力的實時計算。
值得一提的是，軟件引入的隨機跟蹤模型，采用拉格朗日隨機軌道理論，能夠準確捕捉瞬時湍流速度脈動對顆粒軌跡的影響，使模擬結果與實際工況的吻合度大幅提升。通過這種精細化的算法設計，DEMms 軟件成功將顆粒運動模擬精度提升至新高度。
嚴謹驗證流程，確保模擬結果可靠性
為驗證 DEMms 軟件在三相湍流模擬體系中的有效性，研究團隊開展了系統性驗證工作。
以標準旋流器為研究對象，通過網格無關性驗證，確定了最優網格劃分方案，有效避免因網格誤差導致的模擬偏差。在與實驗數據的對比中，軟件模擬的切向速度、軸向速度與實際測量值呈現高度一致性，壓降和液體分流比的相對誤差控制在工程可接受范圍內，分離效率曲線的擬合度也達到理想水平。
這種從算法設計到模擬驗證的全流程技術把控，充分證明了 DEMms 軟件在水力旋流器流體動力學行為及分離性能模擬方面的可靠性與準確性。
深度應用剖析，挖掘分離性能關鍵規律
依托 DEMms 軟件構建的高精度模擬體系，研究人員對兩段錐形水力旋流器展開深入研究。
展開 PFC3D中實現wall的共軸公轉和自傳—離心機中的滾筒顆粒流 ￥100
實現顆粒流在滾筒中圍繞兩個中心軸旋轉：共軸自轉和公轉，以及不共軸自傳與公轉。不共軸自傳與公轉的實現通過spin即可實現。共軸自傳和公轉，由于命令會覆蓋；必須通過寫一個基于vertx位移變化的函數來實現。
招兼職PFC的全稱是Particle Flow Code，即顆粒流程序講師或技術支持人員
招兼職PFC的全稱是Particle Flow Code，即顆粒流程序講師或技術支持人員，短周期的培訓或技術支持，可周末，北上廣深，成都，武漢，西安，蘇州等 主要城市 ，內容有培訓講課，或技術支持，或項目外包，如您想掙點外塊，積累資源，充實生活，請聯系我，要求有實際項目經歷，三年以上項目經歷，表達能力較好，微信15501239699 ，郵件soft@info-soft.cn。
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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</div><div contenteditable="false" width="100%">
<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
因此諸多學者采用數值模擬策略來解析爆炸沖擊作用下顆粒層的射流拋灑細節。所用到的數值模擬方法可大致分為基于歐拉-歐拉策略的雙流體模型和基于歐拉-拉格朗日的顆粒軌道模型。由于爆炸拋灑過程中會形成沖擊波，流場中局部速度梯度極大，進而對數值求解提出了一定的挑戰。本論文工作的主要目的是測試計算流體力學開源軟件OpenFOAM自帶的雙流體模型在模擬預測沖擊作用下顆粒層拋灑特性的準確性。鑒于此，本文工作針對Theofanous等[7]的沖擊拋灑實驗，開展了對應的雙流體模擬，并定量對比了數值模擬結果和實驗結果，以為后續系統研究沖擊作用下顆粒物料的流動傳遞反應特性奠定基礎。
1.數值模擬方法和參數設置
本文相關數值模擬都是基于計算流體力學開源軟件OpenFOAM中的雙流體模型，所用到的求解器為基于blastFOAM的blastEulerFoam。此求解器是blastFoam的歐拉-歐拉模型求解器變體，且與OpenFOAM的標準求解器相比，主要優勢是可以求解任何數量的顆粒相。在雙流體框架下氣兩相的質量、動量和能量守恒方程文獻中有諸多描述，在此不再贅述。
為了檢驗OpenFOAM中的雙流體模型能否成功模擬沖擊情況的氣固兩相流，本論文工作中雙流體模擬的主要參數設置參照試驗中參數設置，如圖1所示。高壓氣體由左側向右沖擊顆粒床層，在顆粒床層左右兩側設置兩個壓力監測點（-0.732m，0.1m），（0.608m，0.1m），以檢測沖擊波掃過顆粒床層后的氣相壓力變化。模擬中氣體和顆粒屬性都參考實驗中的設置。顆粒密度為2460kg/m3，直徑為0.9mm，顆粒層固含率為0.36；左側通入沖擊波馬赫數為1.66的高壓氣體；顆粒層右側是常壓靜止氣體；上下壁面設置為無滑移壁面條件。模擬中氣相為理想氣體。
展開 顆粒流軟件PFC巴西劈裂三維模型、5.0單軸抗壓三維模型 ￥29.9
<p>pfc巖石標定<span style="color: rgb(18, 18, 18);">必備</span>模型試驗，可以自行轉,PFC6.0版本，抗壓強度和巴西劈裂試驗,內含微風化石灰巖參數</p><div contenteditable="false" width="100%"><figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202404/attachment/e23d19269388495abaa2ec82c0d2069e.png" style="text-align: center"><img src="https://img.jishulink.com/202404/attachment/e23d19269388495abaa2ec82c0d2069e.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202404/attachment/e23d19269388495abaa2ec82c0d2069e.png?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202404/attachment/e23d19269388495abaa2ec82c0d2069e.png?image_process=/format,webp/resize,w_760" data-initial-src="https://img.jishulink.com/202404/attachment/e23d19269388495abaa2ec82c0d2069e.png"></figure>
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