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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。

顆粒流動問題是很多同學目前正在研究的問題，這類問題一般來說都比較復雜，Fluent提供了多種模型對這類問題進行模擬，包括DPM、DDPM、DEM、PBM等，上述的每種模型都有其適用的工況，并不通用，這次我們介紹一下DPM模型。由于DPM的復雜性，本文只對Fluent中DPM的操作進行一些簡單的設置，一些設置的具體依據，我們在下一次文章中詳細講解一下。

Keywords: DEM(離散元)Tools: LS-PrePost , LS-DYNA SMP 用DEM模擬顆粒流動

Ansys 引入Rocky DEM，除了能夠幫助工程師預測顆粒的行為，還能預測與顆粒相關的流動以及結構力學的行為。本此報告能將向大家展示Ansys Rocky是如何助力研發設計，實現與顆粒有關的多物理場仿真。

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（

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。

由免疫系統制造的 IgM 抗體附著在例如新型冠狀病毒顆粒的刺突抗原(S 抗原)上，從而中和病毒顆粒。被中和的病毒顆粒不能進入人體細胞，因此不能進行自我復制，最終被破壞。IgM 抗體五個一組形成小顆粒(或大分子)在人體內巡視，附著在他們遇到的每一個病毒顆粒上。在感染的后期，免疫系統還會形成其他抗體，例如 IgG，它們會自動巡視身體，并附著在能看到的每一個病毒顆粒上。

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。

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。

Ansys Rocky可以幫助工業及科研客戶解決與大規模顆粒流動相關的物料運輸、分離效率預測、礦石破碎、零件拋光、作物干燥、預測設備磨損等諸多的問題。Rocky是一款技術領先顆粒動力學（Particle Dynamics）仿真軟件，具備諸多先進模型，可以對顆粒真實外形進行建模，從而更好的仿真顆粒間、顆粒-接觸壁面之間的復雜交互作用。

在 t=1.2 s 時，流體攜帶纖維顆粒進入漸縮管道，流體域發生收縮，橫截面直徑減小，導致流體速度進一步增加。在漸縮管道的中心區域，流體在流動方向的速度差變大，導致纖維受到較大的軸向剪切力，繼而發生翻轉，其軸向方向逐漸趨于流體流動方向。在 t=1.5 s 時刻，大部分纖維顆粒進入漸縮管道，流道直徑減小，纖維顆粒沿著流體流動方向分布在漸縮噴嘴中。

Fluent耦合能夠執行多物理場建模，以仿真流體流動與顆粒流動之間如何相互作用。Rocky DEM可以與Mechanical進行耦合，以仿真破損或多體動力學運動對結構應力的影響。此外，Rocky還可與Ansys Motion進行耦合，當結合CFD和/或FEA耦合時，其可以靈活全面地仿真涉及散體材料運動的全機械系統。

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。

團隊提出了描述月塵顆粒被羽流揚起過程的新公式： 其中和分別是氣體密度和月塵顆粒密度，是月塵顆粒剛好被羽流推動時的羽流速度，是與月塵顆粒雷諾系數有關的因子，和依次是重力加速度、月塵顆粒直徑、羽流施加給月塵顆粒頂部的下壓強和底部的上壓強，是月塵顆粒之間的粘附力。公式（1）左側代表為羽流動壓，右側包含了需克服的月塵顆粒重力、羽流下壓強和月塵顆粒粘附力。

拉格朗日模型用于追蹤顆粒相，并基于網格中流動的變量（速度 、密度等）調整顆粒的運動軌跡。 反過來，顆粒相也可以通過源項調整動量、溫度、組分等，影響連續相的流動。包括顆粒/液滴的蒸發。 計算中，顆粒被當移動的點質量，受到周圍流動、重力及其他顆粒引起的作用力。每個顆粒表征一個真實的顆粒或一組真實的顆粒群（取決于具體的應用）。

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。

fluent還提供了離散型模型，用于模擬顆粒的流動，主要有DPM模型（稀疏的顆粒流動）、DDPM模型（稠密的顆粒流動）、PBM模型（使用歐拉方法求解顆粒流動） 傳質問題，fluent可以使用不同的方法模擬蒸發、冷凝、凝固、融化，自帶的求解器也能夠解決這樣的問題。

物料顆粒群在進入管道初始，沿曲線管道運動的物料顆粒群會帶著顆粒間隙中的氣體以及緊挨著顆粒群的氣體流動，形成誘導氣流，流場在類離心力的作用下，會形成旋渦；當物料顆粒在重力作用下，從一段曲線管道末端位置跳躍式過渡到下一段管道的時候，物料顆粒和夾雜在顆粒群之間的氣體會有分離，并且此時流體通道截面積減小，物料對誘導風的流通有一定的阻礙作用，因而會進一步促使相應位置旋渦流場的形成。

相關設置如下如所示：4.3 多相流設置此處對多相流模型展開設置，打開歐拉模型，選擇DDPM，勾選應用，相關設置如下如所示：點擊相，主相設置為水，次相取消勾選所有開關，主要設置如下圖所示： 4.4 DEM設置此處打開離散相模型，勾選每次流動迭代更新和非定常顆粒跟蹤