离散元方法颗粒

离散元方法 (DEM) 对模拟中的颗粒行为建模。

颗粒运动方程确定颗粒相互之间以及颗粒与固体边界的相互作用方式。下图显示了颗粒-颗粒碰撞和颗粒-壁面碰撞的效应。



如果某颗粒跨 3 个或更多网格分区(由于小网格单元和较多的计算进程所致),则求解可能会忽略颗粒-颗粒或颗粒-壁面碰撞或延迟记录这些碰撞的时间。要避免此错误,使用较粗糙的网格,或者通过减少进程数增大网格分区的尺寸。

由于 DEM 模型模拟固体颗粒,因此唯一可用的拉格朗日相材料模型包括固体、多组分煤、多组分固体以及液 - 固 - 气。同样地,只能使用恒密度和多项式密度的拉格朗日相状态方程模型。

在拉格朗日相中,DEM 颗粒模型由 DEM 颗粒节点表示。



DEM 颗粒类型

DEM 拉格朗日相包含的相模型可用于选择如下颗粒类型:

  • DEM 颗粒 - 作为所有其他 DEM 颗粒模型前提条件的常规颗粒模型。
  • 球形颗粒 - 单球形颗粒。
  • 粗糙颗粒 - 较大的球形粒子束,每个粒子束表示多个较小的颗粒。此模型可以减少计算成本。
  • 复合颗粒 - 由通过固定粘接接合的球体组成的非球形颗粒。另请参见球体填充部件
  • 颗粒簇 - 由通过可断开粘接接合的球体组成的非球形颗粒,用于对碎片建模。
  • 圆柱颗粒 - 计算成本较低的精确圆柱体,此类圆柱体可能比复合球体的近似更精确。
  • 胶囊颗粒 - 带有圆形帽盖的圆柱体,应用广泛、计算成本低的形状。
  • 多面体颗粒 - 任何多面体形状的颗粒。
  • 柔性纤维 - 由粘接颗粒组成的纤维。

可以使用以下两种方法中的一种指定颗粒簇或复合颗粒的结构:

  • 单独组成的颗粒 - 使用颗粒形状编辑器指定结构。
  • 球体填充部件 - 指定要使用的球形颗粒数,并且 Simcenter STAR-CCM+ 会使用这些颗粒填充指定的部件。

颗粒簇模型定义(使用已形成的颗粒间粘接喷射的)颗粒的集群,而并行粘接模型在喷射后通过碰撞颗粒形成粘接集群。对于这两种模型,后续颗粒相互作用和集群破碎的行为方式相同。