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軟件模擬結(jié)果 作者：無網(wǎng)格粒子 仿真 xiu專欄作者

Ansys 將 Rocky DEM 添加到組合中，擴(kuò)展和增強(qiáng)多物理場仿真以包括粒子動力學(xué)石頭、糖果和藥片有什么共同點(diǎn)？首先，它們是離散的實(shí)體，其次，它們的動態(tài)行為和相互作用是用 Rocky DEM 模擬的。想象一下，了解與設(shè)計工程機(jī)械系統(tǒng)所需的任何形狀的粒子運(yùn)動相關(guān)的產(chǎn)品質(zhì)量、運(yùn)營效率和設(shè)備性能所需的復(fù)雜性。

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(fù)雜顆粒流動現(xiàn)象而設(shè)計，可用于發(fā)動機(jī)吸雨吸雹、發(fā)動機(jī)葉片顆粒流、微小粒子撞擊損傷等應(yīng)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。

本案例基于COMSOL軟件中的粒子追蹤模塊仿真了從發(fā)射源發(fā)出的帶電粒子在一磁場力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)后，被接收板接收的過程，仿真結(jié)果如圖所示： 感興趣的朋友，歡迎交流合作！

做SPH粒子的仿真，需要求解時間兩三千個小時，有大佬知道是哪里設(shè)置出了問題嘛？能否指教一下。

有一個與此密切相關(guān)的現(xiàn)象，可能會使 COMSOL? 軟件新用戶感到困惑，當(dāng)使用入口邊界條件將粒子釋放到仿真域中，并且假設(shè)這些粒子被分配了指向仿真域的初始速度。請注意，從之前的截圖中可以看出，初始時步大小（總仿真時間為1秒）為 1 毫秒。如果初始時步仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 τp，則曳力可能會過度補(bǔ)償，導(dǎo)致粒子速度短暫改變方向并指向入口邊界。

先前的版本中，粒子追蹤功能透過不同時間從定點(diǎn)釋放的粒子，顯示每個粒子當(dāng)下的位置與特定信息，如流動長度、溫度等；現(xiàn)在，Moldex3D更進(jìn)一步將熔膠波前與粒子追蹤結(jié)果迭合，讓流動行為的展示更為清晰。Moldex3D大多數(shù)結(jié)果項(xiàng)是以模型上的色彩分布表示量值，而部分與方向相關(guān)的結(jié)果會以線段表示，例如速度向量或是纖維配向，粒子追蹤得到的結(jié)果則會用點(diǎn)來表示。

如果粒子不是球形的，而是橢圓形的，那么使用另一個比例因子。對于具有一個或多個薄外殼且有不同介電常數(shù)值的粒子，例如生物細(xì)胞，也有眾所周知的介電泳力表達(dá)式。下面介紹的仿真 App 包括細(xì)胞膜的介電常數(shù)，它被表示為一個殼。介電殼的有效介電常數(shù)的設(shè)置窗口。 可能還有其他作用在粒子上的力，如流體曳力、重力、布朗運(yùn)動力和靜電力。下面顯示的仿真 App 包括曳力、布朗運(yùn)動和介電泳力的貢獻(xiàn)。

1.4.3 光滑粒子流體動力學(xué)（SPH，smoothed particle hydrodynamic）算法 光滑粒子流體動力學(xué)是一種無網(wǎng)格數(shù)值方法，用大量離散的光滑粒子的集合定義流體材料，從而通過插值離散化連續(xù)方程組。其理論核心為核函數(shù)，實(shí)質(zhì)是一定光滑長度范圍內(nèi)其他臨近粒子對研究粒子影響程度的權(quán)函數(shù)，如圖3所示。

根據(jù)設(shè)置種群數(shù)，在設(shè)定的參數(shù)變化范圍內(nèi)，隨機(jī)生成待辨識參數(shù)的粒子取值，即每個參數(shù)設(shè)置8組初始值，作為初代粒子帶入仿真模型進(jìn)行計算，獲得仿真曲線，計算響應(yīng)指標(biāo)超調(diào)量、響應(yīng)時間、調(diào)節(jié)時間。根據(jù)公式計算適應(yīng)度，選取適應(yīng)度最小的粒子作為當(dāng)前代最優(yōu)粒子，生成新一代的粒子。最終經(jīng)確定的辨識參數(shù)取值為Kp_Ip=0.1、Ki_Ip=2、Kp_Iq=0.1、Ki_Iq=0.5。

仿真效率 本文所展示的算例使用64核，仿真100秒物理時長，僅需60小時?；?em>仿真過程中的粒子細(xì)化和粒子刪除等提高仿真效率的措施，液體粒子數(shù)范圍是18萬到900萬。 圖6所示為求解粒子數(shù)和計算時長的信息，可以清楚的看出計算量與流體粒子數(shù)量之間的關(guān)聯(lián)。