DEM顆粒仿真的案例
Fluent實用案例 | DEM顆粒瞬態(tài)仿真
本案例利用Fluent中的DEM模型，對管道運輸進行流體仿真，主要是對管路顆粒運輸過程進行診斷，防止出現(xiàn)顆粒陷入死循環(huán)，導入管路阻塞和浪費。因此進行相關(guān)的管路氣力運輸可以按照本文的相關(guān)設(shè)置進行仿真計算。
1 workbench 設(shè)置
本案例具體設(shè)置如下圖 ：
2 SCDM 設(shè)置
2.1 導入幾何
本案例的管道模型十分簡單，為幾段簡易管路組成 。具體的幾何模型與邊界條件如下所示：
其中上方為入口邊界條件，下方為出口邊界條件。
3 Fluent Meshing 設(shè)置
3.1 網(wǎng)格設(shè)置
采用 Fluent meshing 進行網(wǎng)格劃分，采用四面體網(wǎng)格劃分，并劃分相對應的邊界層網(wǎng)格。具體的網(wǎng)格劃分如下圖所示：
4 FLUENT 設(shè)置
4.1 General設(shè)置與網(wǎng)格導入
首先導入網(wǎng)格，然后勾選為瞬態(tài)計算，并選擇壓力基求解器。打開重力選項，由于本案例是以y軸負向作為重力方向，因此需要再y出設(shè)置為-9.81m/s。
展開 Abaqus DEM顆粒包裝袋跌落仿真 ￥389
☆☆☆0☆☆☆-包裝跌落試驗
顆粒狀產(chǎn)品運輸過程中會承受沖擊，因此包裝必須有足夠的韌性和強度，通常用試驗來評估包裝的性能。
根據(jù)ASTM或ISTA相關(guān)跌落試驗標準，需要在一定的高度釋放包裝，跌落至地面，以檢查其是否失效。這種動態(tài)試驗很難捕捉到包裝的應力應變等響應，無法對導致包裝失效的沖擊載荷加以細分，而且成本較高，因此，可以借助于CAE手段來彌補這些不足。
包裝袋
案例：包裝袋跌落仿真
總質(zhì)量12kg，外觀尺寸415×670×114mm（變形前），跌落高度1.5m，包裝材質(zhì)為厚度0.14mm的聚乙烯塑料薄膜，楊氏模量724.5MPa，泊松比0.39，屈服應力10MPa。
仿真采用Abaqus DEM-FEM耦合模型，分為兩個部分，第一部分顆粒填充，獲得跌落前包裝袋的初始狀態(tài)；第二部分跌落仿真，計算包裝袋跌落的動態(tài)響應。
☆☆☆1☆☆☆-顆粒填充
為了得到跌落前包裝袋內(nèi)的顆粒分布、裝料后的薄膜構(gòu)型與應力狀態(tài)，先進行顆粒的填充模擬，顆粒半徑5mm，填充速率1m/s，噴口噴完顆粒，模型達到重力下的平衡之后，動能接近于零，結(jié)束仿真。
包裝袋應力
包裝袋變形與顆粒分布
☆☆☆2☆☆☆-跌落仿真
新建一個模型，用于包裝袋的跌落仿真，通過Part→Import導入顆粒填充模型的odb文件，得到變形后的包裝袋與填充顆粒，顆粒節(jié)點坐標在界面下可以顯示，但是其截面屬性、接觸定義要在輸出的inp文件里編輯。
包裝袋損傷與開裂位置
計算結(jié)果表明，由于顆粒團受到?jīng)_擊之后的橫向流動效應，袋子底部是應力水平比較高的區(qū)域，其中四個角為應力集中比較嚴重的位置，容易成為開裂起始點，開裂之后，袋子被顆粒的橫向流動撕裂。
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(tài)下重力堆積的隨機顆粒。插件可指定投放區(qū)域、顆粒的粒徑范圍、顆粒間的間距、顆粒個數(shù)等信息，同時可模擬顆粒彈性及摩擦摩擦系數(shù)。
插件采用物理引擎對顆粒行為進行模擬，可實現(xiàn)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(tài)，生成的dwg文件可導入其他有限元軟件，同時可統(tǒng)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(wǎng)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(xiàn)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(xiàn)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(tài)，注冊請聯(lián)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 ABAQUS中DEM顆粒建模
近期很多人私信我用ABAQUS軟件模擬土塊堆積，需要用到顆粒DEM和FEM聯(lián)合仿真，本期進行顆粒建模過程展示。
1.CAE建模
構(gòu)建一個正方體部件，將其裝配并劃分網(wǎng)格
顆粒是在網(wǎng)格節(jié)點處生成，網(wǎng)格布種大小要大于顆粒直徑，防止粒子干涉
單元類型為C3D8R單元
2.修改inp文件
將C3D8R單元類型改為pd3d單元
**賦予顆粒屬性
*Discrete Section, elset=顆粒集合名稱, density=顆粒密度, alpha=顆粒阻尼
顆粒半徑
**定義顆粒表面
*Surface, name=顆粒表面名稱
裝配后部件名稱.顆粒集合名稱,
**定義顆粒接觸
（1）法向接觸
（2）切向接觸
參與計算的顆粒均為解析剛體，因此增量步需為固定增量步。
重要的是C3D8R單元轉(zhuǎn)換為pd3d單元
inp文件中最大單元節(jié)點編號為1331，生成粒子數(shù)為1331個
在excel中編輯
按此規(guī)律依次排列到1331，1331
將其復制替換原來的網(wǎng)格單元即可
展開 
dem離散顆粒平板堆積研究
1，項目描述
本項目為DEM顆粒從一定高度下落到平板上，觀察平板堆積情況。DEM算法在實際工程中應用較廣，如泥石流、谷物、藥柱分析等。因此，研究dem使用方法至關(guān)重要。本文結(jié)合DEM顆粒下落打擊平板，詳細講解DEM算法的使用技巧。
2，幾何模型
首先利用workbench的dm模塊建立顆粒及平板的幾何模型，其中顆粒先建立實體模型，然后取實體的外測殼體，只保留殼體模型，然后在lspp中通過實體的6個外殼面生成DEM顆粒，平板為殼體模型。模型如下圖所示。
【DEM】基于移動面生成離散顆粒 ￥99.9
圖1-固定面上按粒度級配生成離散顆粒
Abaqus中支持生成DEM離散顆粒的inlet surface移動，包括廣義的surface縮放運動、和狹義的surface平動、旋轉(zhuǎn)、偏斜運動。幫組文檔也有介紹，很可惜沒提供這方面的案例。
圖2-DEM粒子生成器
這個問題也是有的學員在學習Abaqus DEM課程中常問到的一個。
下面我做個案例，說明一下關(guān)鍵步驟，如果你已經(jīng)會使用*particle generator，那么在移動面上生成DEM顆粒其實很簡單。只需要對surface的耦合參考點施加平動或轉(zhuǎn)動速度、或調(diào)整surface單元節(jié)點位移（縮放surface面）就能實現(xiàn)。
------案例：
在一個按正弦曲線移動的圓形inlet上生成DEM粒子，定義X方向的平動和Y向的周期往復運動：
圖3-surface inlet的Y向運動定義
圖4-粒子生成器的inlet面按正弦曲線運動
圖5-離散顆粒在移動面上生成
展開 基于ABAQUS粒子生成器的DEM顆粒篩選 ￥80
文件為inp文件，通過編輯關(guān)鍵字調(diào)用ABAQUS的粒子生成器，生成直徑尺寸不同的粒子，模型中的篩網(wǎng)振動，將不同大小的粒子進行篩選，通過本案例您將學會如何通過編輯關(guān)鍵字在ABAQUS中生成不同直徑的DEM粒子。
Abaqus DEM進階技術(shù)，指定顆粒級配
近期培訓
DEM專題視頻課程
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展開 使用ANSYS Fluent的DEM模型(離散單元法)演示轉(zhuǎn)鼓中的顆粒混合
編者按
整個案例使用純DEM計算-與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)流體流動無交互作用，啟用滾動模型，通過網(wǎng)格運動實現(xiàn)幾何運動。
Ansys Rocky顆粒仿真軟件介紹
Ansys Rocky顆粒仿真軟件
Ansys聯(lián)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(yè)中與顆粒運動相關(guān)的問題，研究設(shè)計時遇到流動、熱以及結(jié)構(gòu)相關(guān)的問題。
應用領(lǐng)域
Rocky DEM具有強大的顆粒仿真功能，在傳統(tǒng)行業(yè)和新興行業(yè)中都有廣泛的應用，例如農(nóng)業(yè)和重工業(yè)、采礦和礦物加工、生物制藥、消費品、過程工程工業(yè)、油氣等。海外現(xiàn)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(guān)應用領(lǐng)域，Ansys Rocky都是很好的選擇。
Ansys Rocky的優(yōu)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(fā)）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(guān)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(jié)果。
展開 CFD專欄丨為什么需要CFD+DEM耦合方法分析顆粒兩相流？
模擬顆粒流的數(shù)值方法
顆粒相和流體相可以在不同的長度尺度上模擬，通常分為2類：宏觀方法（連續(xù)介質(zhì)）和微觀方法（離散介質(zhì)）
Fluid – Resolved Euler (Macro)
Solid – Lagrange (Micro)
DNS-DEM
計算代價極其昂貴
Fluid – Unresolved Euler (Macro)
Solid – Lagrange (Micro)
CFD-DEM
相對精確，
計算代價中等
Fluid – Euler (Macro)
Solid– Euler (Macro)
TFM
精度不高
什么是DEM方法？
DEM離散單元法，就是指每個單元都是離散的，有獨立特性的，也就我們常見的顆粒狀物料。
展開 
（請勿訂閱，已下架）基于LSDYNA中的ALE和DEM耦合方法 混合顆粒的爆炸模擬K文件分享 ￥50000
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仿真應用 | Rocky DEM與ANSYS Fluent聯(lián)合仿真
包建業(yè)
南京安世亞太公司
近年來，作為RockyDEM（離散元仿真工具）母公司的ESSS公司，其與ANSYS公司的合作逐漸加深。一方面，在銷售途徑上，其可以借助ANSYS公司的銷售渠道；另一方面，Rocky DEM已經(jīng)實現(xiàn)了與ANSYS產(chǎn)品的技術(shù)聯(lián)合開發(fā)，其可以使用ANSYS的前后處理工具，并且能夠?qū)崿F(xiàn)與ANSYS產(chǎn)品的快速耦合計算，以及參數(shù)優(yōu)化等功能。
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(shù)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(xiàn)象，如氣力輸送、顆粒干燥、研磨機內(nèi)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(xiàn)仿真和分析。
圖2-Rocky與ANSYS集成后，F(xiàn)LUENT的計算結(jié)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(shè)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(zhì)量、角動量和其他力。
展開 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(xiàn)象
顆粒流仿真是通過數(shù)值模擬手段模擬由大量固體顆粒構(gòu)成的系統(tǒng)的動態(tài)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(zhì)的相互作用，從而預測顆粒流在各種工況下的宏觀表現(xiàn)。顆粒流仿真能夠揭示隱藏的風險因素，為產(chǎn)品研發(fā)、故障診斷、性能優(yōu)化提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。
能源與動力工程：應用于發(fā)動機吸入物模擬與燃燒室顆粒物行為分析。
環(huán)境保護與災害預防：涉及大氣污染擴散模擬與地質(zhì)災害預警。
化工與材料工程：涵蓋反應器內(nèi)顆粒流動與混合優(yōu)化以及顆粒填充與成型過程控制。
農(nóng)業(yè)與食品工程：應用于種子播撒與肥料施用技術(shù)優(yōu)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(fā)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(xiàn)象而設(shè)計，可用于發(fā)動機吸雨吸雹、發(fā)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(zhuǎn)模型，考慮顆粒在流場中因受力不平衡導致的自轉(zhuǎn)；馬格納斯升力模型，模擬顆粒在流場中由于形狀、旋轉(zhuǎn)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(zhì)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(shè)備性能等方面的影響。
展開 使用離散元法（DEM）的“水車”轉(zhuǎn)動仿真 ￥1
使用LS-DYNA內(nèi)置離散元理論對顆粒流進行創(chuàng)建，仿真顆粒通過漏斗打在水車槳葉上導致水車轉(zhuǎn)動的效果，在整個仿真中存在兩個個重點：HYPERMESH陣列工具的使用，LS-PREPOST中DEM相關(guān)關(guān)鍵字的加載，操作流程請見PPT。仿真效果動畫及后處理截圖如下：
DEM_PADDLE.k
流程.pptx
流程PPT和K文件如上，老鐵們應該能夠很快上手了，如果需要，可以購買下面的講解及操作視頻，如果各位有什么問題可以私聊我或者郵箱聯(lián)系我，謝謝！
