流體及顆粒
關(guān)注創(chuàng)建者：唯愛小米 創(chuàng)建時間：2016-11-23
流體及顆粒的視頻教程
Creo flow analysis-流體仿真_三種仿真操作深度解讀攪拌罐內(nèi)流體仿真操作
本課程時長2小時40分鐘； 涉及流體仿真操作中主要操作步驟： 1、流體域初步抽取、流體域二次處理（主體分割法、域分割法）、仿真域添加； 2、分析仿真邊界、添加仿真邊界、分配邊界條件； 3、調(diào)用物理仿真模型（物理關(guān)系、公式）、定義物理模型屬性； 4、物種流體仿真實操；針對混合體濃度變化； 5、多相流體仿真實操；針對多相混合體體積分數(shù)變化； 6、粒子流體仿真實操；針對粒子（不溶于流體的顆粒如谷物
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STARCCM+系列CFD課程09-離散元顆粒
課程安排： <01> 離散元顆粒仿真課程介紹 <02> 輸送機上的 DEM 顆粒 <03> DEM 顆粒設(shè)置 <04> 旋轉(zhuǎn)滾筒中的圓柱形顆粒 <05> DEM 多面體形狀顆粒 <06> 無網(wǎng)格 DEM-挖掘機 <
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流體及顆粒的實例教程
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(fù)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(xué)反應(yīng)，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。流體對顆粒的作用通過相間作用力（曳力）來實現(xiàn)的，而顆粒對流體的影響，則通過體積分數(shù)和動量交換力完成。
圖5-Rocky DEM與FLUENT耦合計算內(nèi)核
圖6-耦合計算中流體對顆粒的作用
圖7-耦合計算中顆粒對流體的影響
RockyDEM和Fluent單向耦合計算
風移器在工業(yè)中通常用于分離不同質(zhì)量的顆粒。采用Rocky DEM和Fluent單向耦合的方式可以模擬出流體中輕顆粒上浮、重顆粒下沉的現(xiàn)象。在計算過程中，可以使用不同的阻力模型進行計算。
展開 在多相流顆粒分離研究領(lǐng)域，精確模擬顆粒運動行為一直是技術(shù)攻關(guān)的核心難題。兩段錐形水力旋流器作為關(guān)鍵分離設(shè)備，其底流管直徑與入口速度對分離性能的影響機制復(fù)雜，亟需高精度模擬技術(shù)予以揭示。基于此，團隊創(chuàng)新開發(fā)氣-液-固三相湍流模擬方法（VOF - RSM - DEM），其中自主研發(fā)的 DEMms 軟件，憑借獨特的算法架構(gòu)與模擬能力，成為攻克該難題的核心技術(shù)支撐。
創(chuàng)新算法架構(gòu)，實現(xiàn)顆粒運動精準建模
DEMms 軟件基于離散元法構(gòu)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(zhuǎn)運動提供精確的動力學(xué)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(xiàn)對曳力、升力、碰撞力等復(fù)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(jié)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(shè)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(jié)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(tǒng)性驗證工作。
以標準旋流器為研究對象，通過網(wǎng)格無關(guān)性驗證，確定了最優(yōu)網(wǎng)格劃分方案，有效避免因網(wǎng)格誤差導(dǎo)致的模擬偏差。在與實驗數(shù)據(jù)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(xiàn)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(nèi)，分離效率曲線的擬合度也達到理想水平。
這種從算法設(shè)計到模擬驗證的全流程技術(shù)把控，充分證明了 DEMms 軟件在水力旋流器流體動力學(xué)行為及分離性能模擬方面的可靠性與準確性。
深度應(yīng)用剖析，挖掘分離性能關(guān)鍵規(guī)律
依托 DEMms 軟件構(gòu)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 我們可以在粒子釋放和傳播部分，選流體流動顆粒跟蹤 接口求解的方程組。從公式列表中，可以選擇以下選項之一：
牛頓型：求解方程1
牛頓型，一階：將方程1 分離為 q 和 v 的一對耦合一階方程，然后求解它們
牛頓型，忽略慣性項（自版本 5.6 起可用）：使用方程7 定義速度的簡化公式，然后求解 q
無質(zhì)量：一種更簡化的公式，其中直接指定 v 來求解 q
需要注意的是，牛頓型和牛頓型，一階公式，可用的內(nèi)置力數(shù)量略多于牛頓型，忽略慣性項公式。明顯取決于粒子速度或其他粒子的相對位置的力已被排除。
牛頓型公式中的可用力。
牛頓型，忽略慣性項公式中可用的力。
下面是 COMSOL 官網(wǎng)案例庫中使用牛頓型，忽略慣性項公式來追蹤長求解時間內(nèi)的很小的粒子的示例：
層流靜態(tài)混合器中的粒子軌跡
使用介電泳從紅細胞中分離血小板
因為粒子足夠大以致于慣性對粒子運動產(chǎn)生重大影響，所以下示例使用了牛頓型公式：
微混合器中的顆粒跟蹤
污染物顆粒造成的管道沖蝕
結(jié)語
當使用流體流動接口的粒子追蹤來模擬流體中的小顆粒的運動時，通常應(yīng)從計算與粒子相關(guān)的拉格朗日時間尺度 τ_p 開始，
并將此時間尺度與我們要模擬的求解時間范圍進行比較。
如果具有不同粒徑的分布，請基于最小粒徑進行此估算，因為模型中最小慣性粒子決定了運動方程的數(shù)值剛度。
展開 四、DEMms軟件主要技術(shù)指標
計算規(guī)模：
顆粒數(shù)量：計算顆粒數(shù)>109，可處理物理顆粒數(shù)>1014
并行計算：支持支持上萬CPU核心的并行計算，并行效率>45%
GPU加速：支持GPU加速計算
不規(guī)則顆粒功能：
支持球形填充
支持柔性顆粒
支持異性顆粒
顆粒間作用模型：
支持線性歷史模型、線性模型、Hooke歷史模型、Hooke模型、Hertz歷史模型、Hertz模型
支持滾動摩擦模型、液橋力模型、顆粒粘性作用模型
支持顆粒傳熱模型，包括Watson模型和Batchelor模型
幾何壁面功能：
支持基礎(chǔ)幾何建模，包括平面、圓柱、圓臺、圓面、圓環(huán)面、長方體、球體、球缺、斜面等
支持運動幾何壁面，包括振動、垂直振動、旋轉(zhuǎn)等
支持STL壁面，包括靜止、繞軸旋轉(zhuǎn)、單軸振動、雙軸振動、分段平動等
流體耦合計算：
支持化學(xué)反應(yīng)
支持粗粒化模型，包括EMMS模型、軟殼層顆粒團碰撞粗粒化模型、傳遞和反應(yīng)粗粒化模型
支持笛卡爾正交六面體網(wǎng)格和普通網(wǎng)格
顆粒-流體作用模型：
支持顆粒-流體曳力模型
支持顆粒-流體壓力梯度力
支持顆粒-流體-顆粒傳熱模型
支持顆粒-流體對流傳熱模型
支持顆粒溫度迭代模型
支持核函數(shù)法統(tǒng)計顆粒體積分數(shù)
支持濕顆粒氣流干燥模型，考慮顆粒-氣流傳熱過程
展開 2018年9月25-28日，第八屆國際流體力學(xué)學(xué)術(shù)會議（The 8th International Conference on Fluid Mechanics, 簡稱ICFM8）在日本仙臺市召開。ICFM8由中國力學(xué)學(xué)會和日本東北大學(xué)主辦，由中國力學(xué)學(xué)會流體力學(xué)專業(yè)委員會和日本東北大學(xué)承辦。本次會議得到北京國際力學(xué)中心（Beijing International Center for Theoretical and Applied Mechanics，簡稱BICTAM）的支持。來自14個國家和地區(qū)的近200位專家、學(xué)者和研究生參加了本次會議。ICFM8開幕式于9月26日上午在日本東北大學(xué)舉行，中國力學(xué)學(xué)會流體力學(xué)專業(yè)委員會主任委員、上海交通大學(xué)劉樺教授和東北大學(xué)Hitoshi Tanaka教授分別代表主辦單位致開幕詞。IUTAM原秘書長、愛爾蘭都柏林學(xué)院大學(xué)Frederic Dias教授主持了開幕式大會報告。
ICFM8共安排了5個大會邀請報告和160篇分會場報告。在大會邀請報告中，日本東北大學(xué)國際減災(zāi)研究中心主任Fumihiko Imamura教授全面介紹了2011年日本東部地震海嘯發(fā)生以來海嘯數(shù)值模擬和海嘯風險評估研究的新進展；俄羅斯Khristianovich理論與應(yīng)用力學(xué)研究所Yury S. Kachanov教授系統(tǒng)地展示了后掠翼層流-湍流轉(zhuǎn)捩預(yù)示、預(yù)報和控制的實驗研究最新進展；浙江大學(xué)林建忠教授系統(tǒng)地總結(jié)了非牛頓流體中懸浮顆粒流問題，包括二階非牛頓流體中球形顆粒的渦流行為、漸縮槽道中圓柱形顆粒的動力學(xué)特征等；北京航空航天大學(xué)王晉軍教授重點展示了層流-湍流的bypass轉(zhuǎn)捩、旋渦與邊界層相互作用的最新研究成果；日本北海道大學(xué)Yasuyuki Shimizu教授回顧了近10年來在河流水動力與水環(huán)境的數(shù)值模擬系統(tǒng)研發(fā)及其應(yīng)用研究的若干挑戰(zhàn)性問題。
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流體及顆粒的最新內(nèi)容
關(guān)鍵詞：CFD，有限元，對流項，繞流，迎風格式，湍流模型
在《流體有限元求解器開發(fā)-不可壓定常流動模型》一文中，我們介紹了考慮對流項的不可壓流動求解器的實現(xiàn)。
然而正如所預(yù)料的那樣，一旦流速高一些，或者粘性小一些，仿真結(jié)果就容易發(fā)散，收斂性成為一大難題。
為了解決這個問題，CFD大神們想出了各種手段，有的嚴格按照理論去處理盡力彌合。有的則主打靈感修正，問就是人工粘性、人工擴散、人工穩(wěn)定
計算流體力學(xué)基礎(chǔ)課程
MP4 | 視頻：h264, 1920x1080 | 音頻：AAC, 44.1 KHz
語言：英語 | 大小：222.84 MB | 時長：0小時45分鐘
通過可視化推導(dǎo)學(xué)習(xí)CFD控制方程、向量、連續(xù)性方程、納維-斯托克斯方程和能量方程
您將學(xué)到什么
理解CFD的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，包括向量
Ansys計算流體力學(xué)（CFD）產(chǎn)品憑借經(jīng)過廣泛驗證的求解器能力和高精度結(jié)果，正在幫助工程師在更短時間內(nèi)完成復(fù)雜的設(shè)計驗證，實現(xiàn)性能與安全性的雙重提升。在近期發(fā)布的 “Ansys 應(yīng)用類系列網(wǎng)絡(luò)研討會全面上線”中，即將推出7場流體仿真專題內(nèi)容，重點呈現(xiàn)Ansys 2026 R1流體產(chǎn)品的最新進展，包括Fluent在GPU物理模型與算法上的持續(xù)升級，支持更廣泛應(yīng)用場景并兼顧精度與效率；同時通過Fluent
這項工作嘗試讓同一組三維高斯同時承擔渲染與物理仿真的職責，并通過定制化的 Material Point Method 為高斯附加運動學(xué)形變和機械應(yīng)力屬性，以支持彈性體、塑性材料、流體、顆粒體以及碰撞等場景。
這類研究的意義，不在于單純“讓模型動起來”，而在于開始打通真實場景重建與物理動態(tài)求解之間的表示鴻溝。
優(yōu)化氣源/液源處理與安裝環(huán)境
很多時候，精度損失并非來自閥門本身，而是源于外部環(huán)境的干擾，高壓流體中的微小顆粒會導(dǎo)致閥芯卡滯或磨損，進而影響重復(fù)性，因此在閥門上游加裝高精度的過濾器（如5微米甚至更低）十分重要，此外管路設(shè)計的合理性也不容忽視，過長的管路或過多的彎頭會引發(fā)壓力脈動，建議采用剛性連接并增加蓄能器以穩(wěn)定壓力，同時保持工作環(huán)境的溫度恒定，避免熱脹冷縮引起的機械形變，也是維持長期高重復(fù)精度的必要條件
基于OpenFOAM 的計算流體力學(xué)-pitzDaily算例
OpenFOAM 的計算流體力學(xué)：pitzDaily 算例最后更新：2025 年 9 月視頻格式：MP4 | 視頻編碼：h264，分辨率 1920×1080 | 音頻編碼：AAC，采樣率 44.1 千赫，雙聲道授課語言：英語 | 課程時長：58 分鐘 | 文件大小：306 兆字節(jié)
課程核心：通過經(jīng)典 OpenFOAM
一、AICFD簡介
智能熱流體仿真軟件AICFD由天洑自主研發(fā)，在業(yè)界率先引入人工智能技術(shù)，高效解決工業(yè)級流動、傳熱、多相流、噪聲及燃燒等復(fù)雜仿真問題，為工程師提供更高效、精準、易用的流體仿真解決方案。
二、版本更新簡介
AICFD 2026R1版本更新聚焦在智能建模、AI網(wǎng)格、幾何模塊、旋轉(zhuǎn)機械、多相流及后處理等方面。
1、智能建模：CAE
關(guān)鍵詞：CFD，有限元，三角形單元，罰函數(shù)，粘性流動
最近工作室有流體有限元求解器的開發(fā)需求，我在前面講飛機結(jié)冰的文章提到過，差不多10年前瞎搗鼓過這個東西。
好多東西都記不清了，先從一些簡單的流動模型入手，做一些恢復(fù)性訓(xùn)練。考慮到我是結(jié)構(gòu)力學(xué)出身，在進行流體有限元開發(fā)的時候，我會代入結(jié)構(gòu)有限元的視角進行分析。
流體也好，固體也好，CFD也好，F(xiàn)EM也好，有很多開源工具、源代碼可以用。
隨著用戶對過程監(jiān)控要求的不斷提升，一個常見但關(guān)鍵的問題逐漸浮現(xiàn)：氣體質(zhì)量流量控制器是否能夠?qū)崟r監(jiān)測流體的濁度？
今天作為全球領(lǐng)先的流量測量與控制解決方案提供商——布瑯軻鍶特（Bronkhorst），我們將從技術(shù)原理、產(chǎn)品功能及實際應(yīng)用場景出發(fā)，為您全面介紹這一問題。
布瑯軻鍶特官網(wǎng)：https://www.bronkhorst-china.com/
氣體質(zhì)量流量控制器
