顆粒粒徑分析的案例
某鋼鐵公司SDS脫硫反應器，進行熱風爐補熱溫度場分析及小蘇打顆粒的氣固兩相流分析，研究其溫度場和顆粒混合的均勻性 ￥20
本案例為某鋼鐵有限公司2×600t/d石灰雙膛窯SDS脫硫反應器，脫硫工藝采用鈉基干法脫硫+布袋除塵器方案；本次模擬主要有兩個目的：（1）由于冬季SDS反應器內煙氣溫度較低（約70℃），需通過熱風爐將煙氣加熱至約150℃，因此，需對熱風爐后的溫度場進行模擬，并添加合適導流形式，以保證在短距離內可實現溫度的均勻分布；（2）小蘇打噴槍沿煙道徑向垂直深入，為保證均勻噴射，對噴射點及后續流場進行模擬，分析SDS反應器內小蘇打顆粒的分布狀態，并添加相應的擾流措施來確保小蘇打又好又快地與煙氣混合均勻。
模型建立
按照反應器所提供圖紙大小以1：1建立三維模型，模型如下：
圖1 SDS反應器模型
圖中in1為溫度場監測面，i1~i3為小蘇打顆粒分布監測面。
邊界條件
計算參數如下，q1煙氣量為113077m3/h，煙氣溫度為70℃。進口邊界條件為速度進口，進口速度為26.88m/s；q2煙氣量為26385m3/h，煙氣溫度為70℃。進口邊界條件為速度進口，進口速度為14.59m/s；熱風爐進口熱煙氣量可等同于約22317m3/h，進口速度為42.71m/s；小蘇打粉量63kg/h；出口邊界條件為壓力出口，壓力值為0Pa。湍流模型采用LES模型，壁面函數為標準壁面函數，固壁面設置為無滑移壁面。
展開 [案例分析]STARCCM+入門系列之——固體顆粒侵蝕分析
1、問題描述本案例演示如何在 STAR-CCM+ 中創建侵蝕建模分析。本案例中使用的幾何的最初設計是在侵蝕性作業環境下使用的阻流閥的減壓裝置，模型如下：2、STAR-CCM+設置
不僅要考慮湍流連續相，而且還要考慮連續相中的顆粒運動，因此需要數個模型。為了模擬這些相，STAR-CCM+部署了兩種不同的策略。連續的液相使用歐拉公式建模，其中的流體屬性通過在整個流體域中分布的固定點獲取。顆粒相使用拉格朗日方法建模，在整個連續相上跟蹤其中的代表性顆粒的軌跡。
（1）選擇連續相物理模型；流體是湍流且不可以壓縮。使用K-Omega 湍流，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，特別注意要選擇侵蝕模型，如下：
（3）創建復原系數的場函數；創建表示復原系數的場函數。復原系數用以預測顆粒彈離固體壁面的角度。本案例中，使用以下關系式：
式中的變量用預定義的系統場函數來表示顆粒入射角，然后根據上面的公式定義出切向復原系數和法向復原系數。
（4）定義拉格朗日相邊界條件；點擊Physics 1 > Models> Lagrangian Multiphase > Lagrangian Phases > Phase 1 > Boundary Conditions> Wall，設置以下屬性：
（5）設置侵蝕模型；在使用CFD 方法創建侵蝕模型時，選擇的侵蝕模型必須匹配正在遭受侵蝕的材料以及侵蝕發生的條件。
展開 [案例分析]STARCCM+入門系列之——拉格朗日顆粒型流體分析
1、問題描述
本案例演示如何在STAR-CCM+ 中設置簡單的拉格朗日多相分析。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）由于本案例是穩態模擬，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 CFD專欄丨為什么需要CFD+DEM耦合方法分析顆粒兩相流？
支持球形/非球形的顆粒，例如不規則形狀的石頭在水中的沉降過程。
可模擬能量耦合，例如熱的顆粒被空氣冷卻
CFD動網格模擬剛體運動，例如顆粒通過振動的篩子或旋轉的風扇葉片。
可模擬傳質現象，例如在顆粒表面鍍液膜(coating)，或濕顆粒的干燥。
CFD和DEM的模型均支持GPU加速計算，對大模型有顯著加速效果。
AcuSolve和EDEM耦合的三種方法
通常可以認為稀疏相的粒子不影響流場，用單向耦合就足夠了，計算代價小。
如顆粒是密相，顆粒總體積/流體體積遠大于千分之一，則考慮雙向耦合。當然這也不是絕對的，主要是看顆粒的存在有沒有顯著的影響流場。
?
第一種方法：單向穩態耦合
顆粒的存在幾乎不影響流場。AcuSolve先完成流場計算后，將穩態結果導出給EDEM即可。
EDEM接著計算顆粒在穩定流場下的運動軌跡。
展開 
基于comsol的絕緣體內導體顆粒引導擊穿仿真分析 ￥3000
</p><p> 提高擊穿電壓措施 根據固體電介質的擊穿形式及影響擊穿電壓的因素，提高固體電介質擊穿電壓的主要措施有:①改善電場分布（見<a href="https://baike.baidu.com/item/%E7%94%B5%E5%9C%BA%E8%B0%83%E6%95%B4" rel="noopener noreferrer" target="_blank">電場調整</a>）,如電極邊緣的固體電介質表面涂<a href="https://baike.baidu.com/item/%E5%8D%8A%E5%AF%BC%E7%94%B5%E6%BC%86" rel="noopener noreferrer" target="_blank">半導電漆</a>；②調整多層絕緣中各層電介質所承受的電壓；③對多孔性、纖維性材料經干燥后浸油、浸漆,以防止吸潮,提高局部放電起始電壓；④加強冷卻，提高熱擊穿電壓；⑤改善環境條件，防止高溫，避免潮氣、臭氧等有害物質的侵蝕</p><p>（轉載至百度百科）</p><p>模型采用隨機分布在絕緣固體中的金屬顆粒來引導擊穿。</p><p> </p><p><img src="https://img.jishulink.com/images/202205/ePuJx1GzySM1566H9XNnqt.png"></p><p><br></p><p>擊穿過程中，電導率變化</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201909/99517cf09cfc42bfac93fa00d9ba3be3.gif"><strong>模型文件在文中開頭，需要的可以下載，加密文件如需密碼可以私信我。謝謝。</strong></p><p><br></p>
展開 PFC顆粒分析第一步：掌握離散元這些成樣方法就夠了！
導讀：PFC是一個關于顆粒的方法，在進行分析的時候我們首先需要做的就是生成一個比較好的式樣，這篇文章從簡單的create開始，介紹規則與隨機顆粒的生成，從create角度去理解generate與distribute的建模思路。之后再介紹基于generate方法的壓縮法、分層壓縮法、分層欠壓法(UCM)、粒徑膨脹法，還有基于distribute的網格法(GM)，還會介紹PFC自帶的Brick方法。有集成的命令流，也有自開發的fish，有一些fish還是比較難理解的，對于各位的fish基礎可能會是一個比較大的挑戰。
我個人還是建議各位可以將這文章打印下來好好理解，對于理解離散元和加強fish學習都是一個比較好的機會。
一、最原始的成樣——Create
Create應該是PFC最底層的成樣關鍵詞了，后面所有的成樣關鍵詞都是在這個關鍵詞基礎上建立了。Create的使用也很簡單，只需要指定位置(position)和半徑(radius)就可以了。如圖1便是在我們的軟件中生成一個圓心在原點，半徑0.006的顆粒。
圖1.1：create生成的單個顆粒代碼及結果
最底層的功能有了，在這個功能上我們便可以去構建一些我們需要的功能，對于做結構物的同學來說，往往需要規則排列的顆粒去模擬結構物。最常見的樁梁結構往往是矩形規則排列的顆粒，我們便可以利用fish語言去構建矩形排列和圓形排列的顆粒，如圖2所示。這里面我們使用了ball.create函數，這個函數需要至少兩個參數，第一個是一個浮點型變量，表示顆粒的半徑，第二個是一個vector變量，表示顆粒的位置。
展開 一種粉塵顆粒沉降室，在混冷風、噴冷卻水的作用下，沉降效率大小模擬分析 ￥20
確保顆粒在沉降室內有足夠時間沉降：
(2) 氣流分布進口設計：采用漸擴管（擴張角≤15°）或導流板，避免直接沖擊沉降區。均流裝置：增設多孔板或格柵，使斷面速度偏差≤20%。
（3）氣流速度（u）：上限：防止已沉降顆粒再飛揚（通常 umax≤1m/s），下限：避免設備體積過大（經濟性權衡）。
（4）溫度影響：高溫氣體需修正黏度μ（如200℃空氣黏度比常溫高23%），降低 vs
圖1 三維模型
計算參數如下：標況下煙氣風量為240000m3/h，溫度800℃，工況風量為943296m3/h，煙氣進口管道風速為16.3m/s；各冷風主管風量為15000m3/h，冷風主管風速為16.93m/s；粉塵濃度為8g/Nm3，其中70%微硅粉粒徑為0.3μm，粉塵容重為200kg/m3。流體密度為0.4043kg/m3；冷卻水用量為3t/h，采用DPM模型計算冷卻水液滴分布狀態，冷卻水噴嘴模型進行簡化，選solid-cone，擴散角55°，噴槍示意如圖2所示。
CFD模擬：檢查氣流均勻性（速度云圖）和顆粒軌跡（DPM模型）。
經驗公式對比：如L/H 比值通常取3~5（粗顆粒）或5~10（細顆粒）
圖2 噴嘴噴水方向示意圖
展開 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
在流場特性分析中，軟件能夠精細解析不同入口速度和底流管直徑工況下，切向速度分布的衰減規律、軸向速度的螺旋形態演變，以及氣核直徑的動態變化過程。在分離性能研究方面，通過對大量顆粒運動軌跡的統計分析，精確繪制分離效率曲線，量化切割尺寸與可能偏差等關鍵參數。
研究發現，底流管直徑與進料流速之間存在顯著的交互影響效應，這一重要結論正是基于 DEMms 軟件對顆粒運動的高精度模擬與數據分析得出。
?技術拓展前景，賦能多領域研究創新
當前研究成果僅是DEMms軟件技術應用的開端。隨著VOF - RSM - DEM 雙向耦合數值方法的持續優化，軟件將在更復雜幾何結構與操作參數的水力旋流器研究中發揮重要作用。其技術應用領域也將不斷拓展。
在礦物加工中的細顆粒分級、煤炭開采中的固液分離、生物技術中的細胞分選，以及環境工程中的污染物去除等場景，DEMms 軟件的高精度模擬能力有望為相關研究與工程實踐提供全新的技術思路與解決方案。
積鼎離散元多尺度模擬軟件DEMms
由中科院過程所開發，投入工程應用十余年，完成工業級項目近100項
可處理非球形和變形等復雜顆粒，以及多相傳遞反應耦合等復雜過程
可實現萬核以上大規模異構并行計算，計算顆粒數可超十億級，對應的物理顆粒數超萬億級
計算規模與并行效率顯著高于同類型主流商業軟件，具備長時間或準實時模擬多相流工業設備的能力
展開 針對在旋風筒上設置氨噴槍，分析旋風筒內的粉塵顆粒對噴槍霧化及混合濃度的影響 ￥20
湍流模型采用標準k-ε模型，壁面函數為標準壁面函數，固壁面設置為無滑移壁面；旋風筒內顆粒假設為以碳酸鈣顆粒為主的粉體，采用DPM模型，其粉塵粒徑分布服從Rosin-Rammler分布，顆粒進料量為12.1kg/s；4把噴槍的噴射方向均為圓心方向。</p><p><strong>模擬結果</strong></p><p>經CFD模擬，旋風筒內的煙氣及粉塵運動狀態如下所示：</p><p><br></p>
展開 SDS反應器采用內外套筒式，以增加煙氣及小蘇打在管道中的混合時間，CFD模擬分析SDS反應器內小蘇打顆粒的分布狀態 ￥20
現通過CFD模擬分析SDS反應器內小蘇打顆粒的分布狀態，添加擋板式的擾流措施來確保小蘇打又好又快地與煙氣混合均勻。
計算模型及邊界條件
1模型建立
按照反應器所提供圖紙大小以1：1建立三維模型，模型如下：
圖1 反應器模型
圖中in-a~in-d分別為4的小蘇打顆粒分布監測面。
2 邊界條件
計算參數如下，總煙氣量為1122598m3/h，煙氣溫度為205℃。進口邊界條件為速度進口，進口速度為15.89m/s；小蘇打噴射點工況流量為2667m3/h，進口速度為47.19m/s，小蘇打粉量400kg/h；出口邊界條件為壓力出口，壓力值為0Pa。湍流模型采用標準k-ε模型，壁面函數為標準壁面函數，固壁面設置為無滑移壁面。
加擾流前
經CFD模擬，小蘇打在SDS反應器內的流動擴散狀態如下圖所示：
圖3 加擾流前小蘇打顆粒在反應器內分布圖
從圖3中可以看出：小蘇打顆粒出噴管后，在反應器內筒沒有發生明顯的擴散，而是呈一束顆粒流隨煙氣上升，在撞擊至外筒頂部時，大量的小蘇打顆粒向外筒一側（出口側）擴散，直接到達出口，即袋除塵器入口；而另一側僅有少量的小蘇打顆粒通過，導致煙氣和小蘇打未能發生充分的混合，背離了設計此種內外筒結構的初衷。
展開 透骨消痛顆粒治療膝骨性關節炎骨內高壓的成分模擬分析
目的預測透骨消痛顆粒對膝骨性關節炎骨內高壓的影響。方法采用主成分分析、描述符計算等計算機方法來研究透骨消痛顆粒中分子和與血液循環系統相關藥物分子／類藥分子的化學空間。結果透骨消痛顆粒中分子有良好的多樣性，具有類藥性質，存在與血液循環系統作用的分子。結論透骨消痛顆粒可通過改善血液循環來達到防治膝骨性關節炎骨內高壓。
透骨消痛顆粒治療膝骨性關節炎骨內高壓的成分模擬分析.pdf
