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ANSYS 部落格
August 4, 2023
每個 DEM 程式碼的基本運作原理是偵測粒子碰撞,並計算接觸力。這是透過使用軟球體方法實現的,其中粒子屬剛性,接觸時的任何變形都被建模為一次重疊。DEM 有系統地追蹤領域中的每個粒子,協助預測每個粒子下一步的位置。
粒子的流動可能會受到其形狀的顯著影響。儘管球體允許簡單的接觸檢測和單點接觸,但它們在現實中並不常見。因此,重要的是模擬其他形狀,此即為 Ansys Rocky 等工具提供的功能。
真實的粒子形狀,例如多面體,其包裝密度、線性和旋轉傳輸模式、剪切時的擴張和聯鎖,以及材料的強度方面都有所不同。然而,建模真實粒子形狀可能會增加計算需求,因為需要進行接觸檢測和重疊處理。
GPU 處理是 DEM 模擬的一個重要面向。由於 DEM 會在每個步驟追蹤每個粒子,使用GPU 處理可以大幅加速此過程的速度,而且不會犧牲精確度。
在粒子數量極大的情況下,可以採用粗鬆結構建模的方法。這種方法透過使用較大的粒子來代表一組較小的粒子,降低了總粒子數量,提高了運算效率。
為了考慮流體對粒子的影響以及粒子上的流動,可以有效地將DEM與計算流體動力學(CFD)相結合。這種方法可以與基於網格的方法以及任何粒子形狀一起使用。
在流體動力學中越來越常見的一種技術是將光滑粒子流體動力學 (SPH) 與 DEM 結合。這種方法在捕捉複雜的自由表面流動方面表現出色,且不存在擴散錯誤,特別適用於存在濺潑或表面碎裂的情況。SPH-DEM 方法使用 Lagrangian 無網格法,透過將流動動力學離散為一組流體元素來捕捉流動動力學。然後使用核心函數內插粒子,以計算局部變數的平滑場。
Ansys Rocky 提供了一個獨特的平台,讓多種大型物料處理產業的工程師能夠通過對流程、材料和幾何變數的動態相互作用進行計算分析。
為獲得更深刻的理解,Rocky 提供多種先進的實體模型,包括:
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