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Ansys Rocky與Ansys多物理場仿真助力顆粒仿真簡介：顆粒在我們身邊無處不在，從空氣中的粉塵顆粒到我們吃點五谷雜糧，從礦石開采，卡車運輸?shù)轿锪霞庸ぃ瑥牟菟幥懈睢⑺幤分圃斓郊?xì)胞輸運，都離不開顆粒，顆粒時時刻刻影響著我們的生活。精準(zhǔn)的預(yù)測顆粒的行為，能夠幫助我們完成產(chǎn)品的設(shè)計，大大改善我們的生活。

Rocky現(xiàn)在已經(jīng)集成到Ansys Workbench中，通過與Fluent、Ansys Mechanical、Ansys Motion等軟件相結(jié)合，用戶可以輕松的將多物理場仿真拓寬到顆粒動力學(xué)領(lǐng)域。 本次網(wǎng)絡(luò)研討會，我們將討論Rocky在多個重要行業(yè)的應(yīng)用。

離散單元法（DEM）是一種計算建模方法，可用于仿真顆粒和不連續(xù)/非均勻顆粒的行為。Rocky是一款領(lǐng)先的DEM軟件包，它結(jié)合了多個圖形處理單元（GPU）卡的強大處理功能，以加速顆粒動力學(xué)仿真，這有助于用戶在更短的時間內(nèi)處理更大容量的數(shù)據(jù)。

</p><p><br></p><p><strong>DEMms多尺度離散模擬軟件</strong></p><p>DEMms軟件是一款面向顆粒、散料和多相體系大規(guī)模模擬的專業(yè)軟件，能夠充分利用CPU、GPU等多種計算資源，實現(xiàn)大規(guī)模異構(gòu)并行計算。

模型采用CAD隨機球體顆粒&過渡區(qū)插件建立后導(dǎo)入到COMSOL軟件內(nèi)。 模型包括滲流發(fā)生的外側(cè)基體、內(nèi)部顆粒、顆粒及基體過渡區(qū)（ITZ）三部分組成，由于內(nèi)部顆粒的滲透系數(shù)遠(yuǎn)小于基體，因此可將其省略，邊界置為無流動。設(shè)置過渡區(qū)的目的是在實際情況中，土體及內(nèi)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(yuǎn)高于土體，模型剖切面如下。

本文演示了如何在Abaqus中使用離散元方法（DEM）分析攪拌機中不同顆粒介質(zhì)的混合。應(yīng)用描述?旋轉(zhuǎn)滾筒攪拌機和滾筒磨機用于礦石和顆粒材料的研磨、混合和干燥。此類應(yīng)用可見于采礦等廣泛的工業(yè)領(lǐng)域。包括顆粒的形狀、大小、密度和接觸剛度；摩擦；顆粒間的粘附力；旋轉(zhuǎn)速度；以及滾筒軸的傾斜度在內(nèi)的多個因素會影響在給定時間內(nèi)所能達(dá)到的混合水平。這些因素也會影響操作混合器所需的能量量。

Afflerbach等通過在氫氧化鈣顆粒外包覆多孔陶瓷的方法，制備了具有核殼結(jié)構(gòu)的顆粒，可以在氮氣氛圍下多次循環(huán)后不發(fā)生開裂或破碎，但是還未對空氣環(huán)境下的儲熱性能進(jìn)行研究。夏伯謙等通過摻雜黏結(jié)劑的方法，制得了可在氮氣氛圍下多次循環(huán)的粒狀氫氧化鈣復(fù)合材料，但循環(huán)次數(shù)還是偏少，顆粒強度較低。

[5]薛琨,余琪琪,白春華.爆炸驅(qū)動顆粒多相材料形成射流的實驗研究[J].北京理工大學(xué)學(xué)報,2013.[6]薛琨,許俊彪,白春華.爆炸驅(qū)動顆粒射流形成與演化的實驗研究[J].振動與沖擊,2014,33(7):8.

除了單分散顆粒外，多分散顆粒的密堆積在實際應(yīng)用中更加廣泛。顆粒體系在不同顆粒直徑分散性下會表現(xiàn)出不同的密堆積填料分?jǐn)?shù)，這就帶來了顆粒級配問題。在各類工業(yè)領(lǐng)域，顆粒材料的級配對于產(chǎn)品的性能有著至關(guān)重要的影響。優(yōu)化顆粒級配以達(dá)到緊密堆積，不僅可以提高產(chǎn)品的強度和耐久性，還能顯著降低成本。例如：在混凝土砂石骨料中，通過優(yōu)化粗細(xì)砂和碎石的級配，可以提高砂漿的密實度和混凝土性能。

多個GPU加速 目前，在市面上現(xiàn)有的商 業(yè)DEM仿真軟件中，Rocky DEM是罕有的能夠支持多個GPU并行加速計算，能夠在更短的時間獲得更多數(shù)據(jù)的工具。

，添加循環(huán)并隨機生成顆粒中心坐標(biāo)，即可實現(xiàn)隨機多顆粒的生成。

Ansys對Rocky的收購建立在雙方于2021年宣布的長期合作關(guān)系和聯(lián)合開發(fā)顆粒建模工作流程的基礎(chǔ)上。Rocky軟件在GPU計算和與粒子方法相關(guān)的多物理場仿真方面具有獨到優(yōu)勢，可用于涉及任意尺寸和形狀的離散固體顆粒分析的各種跨行業(yè)應(yīng)用。 顆粒建模涵蓋眾多行業(yè)和應(yīng)用，顆粒的具體構(gòu)成包括藥片、零食、農(nóng)用種子、粉末，還包括過濾裝置中使用的纖維等。

公司總部位于美國密歇根州，服務(wù)于12000多家全球企業(yè)，應(yīng)用行業(yè)包括汽車、消費電子、航空航天、能源、機車車輛、造船、國防軍工、金融、零售等。 欲了解更多信息，歡迎訪問： www.altair.com.cn

電捕焦油器應(yīng)用于塑料顆粒廠焦油凈化收集處理，焦油是塑料顆粒廠排放的廢氣中含有的主要物質(zhì)之一，又稱煤焦油，對人體有很多危害。電捕焦油器的主要作用是凈化煙氣顆粒等雜質(zhì)，以及除去里面的煤焦油，達(dá)到環(huán)保新排放目的。塑料顆粒廠電捕焦油器工作原理采用靜電凈化方法，主要利用放電極和沉淀極收集焦油粉塵。

插件可將當(dāng)前圖形輸出到AutoCAD，可控制輸出時機，在可視化的同時保存當(dāng)前狀態(tài)，生成的dwg文件可導(dǎo)入其他有限元軟件，同時可統(tǒng)計當(dāng)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(jìn)行多次輸出，通過CAD圖層對輸出進(jìn)行劃分。

積鼎離散元多尺度模擬軟件DEMms 由中科院過程所開發(fā)，投入工程應(yīng)用十余年，完成工業(yè)級項目近100項 可處理非球形和變形等復(fù)雜顆粒，以及多相傳遞反應(yīng)耦合等復(fù)雜過程 可實現(xiàn)萬核以上大規(guī)模異構(gòu)并行計算，計算顆粒數(shù)可超十億級，對應(yīng)的物理顆粒數(shù)超萬億級 計算規(guī)模與并行效率顯著高于同類型主流商業(yè)軟件，具備長時間或準(zhǔn)實時模擬多相流工業(yè)設(shè)備的能力

顆粒流動問題是很多同學(xué)目前正在研究的問題，這類問題一般來說都比較復(fù)雜，F(xiàn)luent提供了多種模型對這類問題進(jìn)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(fù)雜性，本文只對Fluent中DPM的操作進(jìn)行一些簡單的設(shè)置，一些設(shè)置的具體依據(jù)，我們在下一次文章中詳細(xì)講解一下。

我們的研究只是一種嘗試，我們期待更多的研究者和我們一同探索，挖掘顆粒材料的更深層次的秘密。附上這篇論文的分享鏈接和引用格式、以及作者聯(lián)系方式，敬請感興趣的讀者朋友們批評指正：論文分享鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266352X23003178?