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三、DEMms軟件模擬顆粒最密堆積問題顆粒、粉料的級配通常依賴經驗或者實驗手段解決，但以經驗或實驗形成的級配方案并不一定是最優方案，且在材料、粒徑多樣的情況下會帶來高昂的實驗成本。采用計算機仿真手段，可以有效輔助優化顆粒級配模型，降低實驗成本，縮短產品開發周期。

<p>顆粒密堆積模型可在有限元中模擬堆積的顆粒材料，用于地質力學、混凝土、材料科學等領域的研究。本案例采用CAD顆粒密堆積2D插件，建立模擬重力堆積的圓形顆粒模型，并將模型導入ABAQUS內進行結構的力學模擬。

插件簡介 CAD顆粒密堆積2D插件可用于生成二維狀態下重力堆積的隨機顆粒。插件可指定投放區域、顆粒的粒徑范圍、顆粒間的間距、顆粒個數等信息，同時可模擬顆粒彈性及摩擦摩擦系數。 插件采用物理引擎對顆粒行為進行模擬，可實現顆粒在力場作用下的堆積、以及顆粒間的碰撞等。

插件介紹 CAD多邊形密堆積2D插件可在AutoCAD內建立模擬重力堆積狀態的隨機多邊形顆粒及界面過渡區（ITZ）模型。 模型可分為多邊形顆粒、界面過渡區（ITZ）、長方形試件三部分，各部分在CAD內分圖層繪制，可批量刪除或導出。

基于密堆積算法的三維多面體重力堆積模型研究，對深入理解顆粒材料微觀結構與宏觀性能的關聯機制具有重要價值。該模型能準確模擬顆粒在重力作用下的自然堆積行為，為混凝土、陶瓷等復合材料的微觀結構設計提供理論支撐，對優化材料性能及指導工業生產實踐具有顯著意義。本案例介紹在COMSOL內建立三維多面體顆粒重力密堆積模型。

生成的AutoCAD多面體堆積模型包含多面體及與之適配的長方體部件。 插件可設置模型的長寬高參數，同時可設置三組不同粒徑范圍的多面體顆粒，不同粒徑組的顆粒在CAD內分圖層繪制，便于批量化管理，如批量導出或賦值材料、分組進行材質渲染等。

對于較大的顆粒，升力將更為顯著，但是ANSYS Fluent模型假設顆粒直徑遠小于顆粒間的間距。因此，包含升力不適用于緊密堆積的顆粒或非常小的顆粒。升力系數模型Fluent在公式17–254中提供了多種升力系數模型。以下各節將介紹這些模型。

在ABAQUS內建立隨機球體顆粒的重力密堆積模型，可以模擬自然界中顆粒物質在重力作用下的自然堆積情況，進而對模型進行其他方面的模擬研究。本案例介紹如何在ABAQUS內建立球體密堆積模型。 首先采用CAD球體密堆積3D插件V2.0版本，在CAD內建立堆積的球體及外側基體模型。

插件可設置重力堆積模擬時長參數，到達設定的時間后自動將模型輸出到CAD中；同時可設置多面體碰撞的檢測頻率，檢測頻率設置越大，堆積狀態越精確，但會消耗更多的運算時間。 該插件支持自定義圓柱體模型的直徑及高度，可設置三組粒徑范圍的多面體顆粒，每組粒徑的多面體可單獨設置面數及個數，且可設置界面層的厚度。

插件可設置三組粒徑范圍，可設置每組多面體顆粒的面數及顆粒個數。每組顆粒及顆粒外側的界面過渡區在CAD內均分圖層繪制，方便批量管理。 通過多面體面數參數的設置，可控制生成不同形狀的顆粒。 投放時長參數單位為秒，為進行堆積模擬的時間長度，到達設定的投放時間后，會進行下一步的壓實操作。

2.3 EDEM-Fluent 耦合模型的建立基于 DEM 離散元軟件和 CFD 有限元軟件的工作原理，兩者均不能單獨完成固液兩相流的模擬分析，但是通過建立 DEM 與 CFD 的耦合框架可以將這兩類軟件聯系起來，使其利用各自的計算優勢完成固液兩相流的數值模擬。在耦合模擬中，EDEM負責生成顆粒，計算固相運動、動態和碰撞特性；Fluent 模擬液相中的瞬態流場。

插件建立的球體重力密堆積模型可用于動畫演示、科研繪圖渲染、或導入ANSYS Workbench、COMSOL、Abaqus CAE等有限元軟件內進行仿真模擬。 球體重力堆積動畫，顆粒沉降模擬。 粒子堆積模型渲染，用于論文科研繪圖。

創建作業并提交分析，查看三維多面體骨料密堆積混凝土細觀模型受壓模擬結果。

插件介紹 CAD多面體密堆積_圓柱體試件3D插件可在AutoCAD內基于重力堆積算法在圓柱體容器內進行帶有界面過渡區的多面體密堆積三維建模。插件的更多功能可查看：CAD多面體密堆積_圓柱體試件3D插件 更新說明 新增多面體顆粒的壓實功能，通過指定壓實距離及壓實時長參數，實現顆粒的壓實。

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、重顆粒下沉的現象。在計算過程中，可以使用不同的阻力模型進行計算。

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。

顆粒流仿真是通過數值模擬手段模擬由大量固體顆粒構成的系統的動態行為，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，以及與流體介質的相互作用，從而預測顆粒流在各種工況下的宏觀表現。顆粒流仿真能夠揭示隱藏的風險因素，為產品研發、故障診斷、性能優化提供關鍵數據支撐。 能源與動力工程：應用于發動機吸入物模擬與燃燒室顆粒物行為分析。

本案例介紹在COMSOL內建立多邊形骨料堆積混凝土細觀模型，并對水化熱產生后的傳熱及溫度變化進行仿真模擬。 骨料堆積混凝土細觀模型采用CAD多邊形密堆積2D插件建立，插件內置動力學算法，可模擬多邊形骨料顆粒在重力作用下的堆積模型。

Eulerian method（瞬態方法）此方法適用于高負載(顆粒體積含率較高)的情況。? 固定速度:多孔介質中第二相(次要相)顆粒速度設置為0? 多孔介質/膜外面的顆粒將會堆積? 堆積的顆粒造成的壓降通過顆粒與流體之間的曳力描述假設所有的顆粒都被捕捉，將多孔介質中的顆粒速度約束為0，從而阻止顆粒通過多孔介質。

目前在實際應用中為防止油類混合物中的殘渣有可能會堆積在分布槽底部，若長時間堆積后會影響分布槽的使用功能。本模擬分析旨在找到更合適的導流葉片，利用葉片對液體流動的擾動將殘渣從分布槽底部卷起，從而減小殘渣在槽底的堆積，該分析過程是基于Ansys Fluent軟件來模擬分布槽內部混合油在導流片表面流動時的過程。