离散元软件

所需积分/C币:10 2013-03-25 16:24:47 1.59MB PDF

主要讲解离散元的特点,应用方法,先进的技术特性等
软件世界 EDEM利用离散单元法进行计算,其基本思想是把介质判断的丰常丰富的工具。可以用动世方式显示仿真过程,用 看作白一系列离散的独立运动的单元(粒子)所组成,单元图表显示仿真结果,创建动画文件并可输出结果数据到其他 的尺寸是微观的,利用牛顿第二定律建立每个单元的运动方处理程序中,如10~图13所示。 程,并用昴示中心差分汏求解,整个介质的变形和演化庄各 单元的运动和相互位置来描述。在解决连续介质力学问题 时,除了边界条件以外,还有3个方程必须满足,即本构方 程、平衡方程和变形协调方程。进行离散儿数值训算时,往 通过循环计算的方式,跟踪讠算材料颗粒的移动状况。其 内部计算关系妇图所示。 「移动几何体·一清除作用力·一匚生成颗粒 图103D动画显示 检查时间步计算能量 网格划分 更新粒一□计力一匚迭代计算 增加外部力 图8计算流栏示意图 每次循环包括内个主要的计算步骤:①由作用力、 图11剖面显示 反作用力原理和相邻颗粒间的接触本构关系确定颗粒闫的接 urhrnfFirirhin Histogram 触作用力和相对位移;②由牛顿第二定律确定由离散单元汏|m YuLy围症y (En sl 和日q 及其在EDEM上的实践相对位移在相邻颗粒间产生的新的不“ 41一4的3 493-4 平衡力,直至要求的循环次数或颗粒移动趋于稳定或颗粒受 40一是97 497-499 力趋于平衡。并旦训算过程按照时步迭代遍历整个颗粒体,m 4y-50 汁算时间的长度可以根据需要白行设定。 505-50 对丁某些特定的问题,DFM模拟可能会需要很大的计算 57-509 量,单处珵器计算仨往难以满足仿真的要求。EDEM的并行 汁算模坎是分析该类问题的有力工县。 图9给出 Processor数目对计算速度的影响,能够知道随 Line G 着处理器数目的增加,计算速度近似线性增长。该测试是 在2x0uad-core3.2 GHz nte1Xon、8GB内存和 Windows xp cfessicnal×64 Edition(SP2)操作系统上进行的。 EDEM scalability on multi-core computers 6T+EDEM2.2.1(5 Million elements) 5 +EDEM2.2 EDEM 2 1 Speed-up Scatter Plot 2 Number of Processors 图9 Processor个数变化对计算速度影响 7.丰富的后处理工具 后处理模块〈 Analyst)提供了对仿真结果进行分析和 1012v CAD/CAM与制造业信息化 91994-2012ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net 栏目主持:侯琳 投稿信箱:hou@inova.com.cn Contacts occurring in Each Bin Ban 020% 血cU甲00 Ei050 图14布料过程模拟布料器 巴西的 USIMINAS公司采用EDEM软件模拟了由两条传送 图12各种类型的统计图表 带和一系列传送槽组成的原料运输系统,发现运输过程中存 在部分原料溢出损耗。通过优化模型的几何结构参数,得到 。新的原料运输系统,有效解决了运输过程中的物料溢出损耗 问题 比西的ALE(淡水河谷公司)米用EDEM计究了鼓风炉 供料时的物料流动及其分离过程。通过获取炉大不同区域的 a)原型显示粒子 b)向量显示粒子 空隙率分冇,分析了物料分离过程对空隙率与更重要的气流 情况的影响。同时,EDEM软件还用于预测固体内部压力 以考察鼓风炉供料操作对不同区域物枓颗粒破的作用。 用户采用一系列的简单卖验测试了物料的力学参数。 包括:恢复系数、剪切模量等。恢复系数的测试基于白由下 落实验,如图15图17、表?所示。 c)流方式显示粒子 d)球锥方式显示粒子 图13不同类型的粒子显示方式 、应用案例 卢森堡的 Paul wurth公司通过EDEM软件分析了顶部元钟 装料系统的原料运动规律。同时兴用EDEM的二次于发接口 A研兖了物料对布料器表面的磨损情况,如图14所示。 图15自由下落实验 表2不同物料间相互作用参数 Parameter coke/ coke/ coke/ coke/ pellet/ pellet/ pellet/ sinter/ sinter coke pellet sinter steel pellet sinter steel sinter steel Coeff. of restitution 0.17 18 O.18 Coeff. of static friction .58 0.6 0.65 0.5 .64 09 O.5 .52 Coeff. of Rolling friction 035 0.38 0.25 0.25 033 0.25 0.35 0.25 CAD/CAM与制造业信息化·2012年第5期 C1994-2012ChinaAcademicJOurnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net 软件世界 hital Hight (cm) Return Hight (cm Coeff of Restitution 四、相关应用案例 coke/pellet 0100 coke/coke sinter/pelle 0和0 270 除分析高灼布料过程以外,上DM还可以模拟高炉内料 层的运动情况及颗粒与煤气的相互作用。 sinter/coke 1140 0169 sinter/sinter 1300 0180 下例为M2i研究院DM-CF耦合方法研究鼓风炉内聚区。 图16校准实验获得的恢复系数 鼓风炉内聚Ⅹ是铁矿石软化及熔融的区域,日于铁矿 石层渗透性的改变,故内聚区极大增加了上升气流的阻力 并使得气流主要从焦炭层中间通过。内聚区类似于个气体 分冇器,并对鼓风炉的操作工况及稳定运行有至关重要的影 响。内聚区铁矿石的软化及熔驶过程一般分为三个阶:软 化段、渗透段及熔融下流段,三个阶段的具体情况取决于矿 石性质和全炉操作条件,如图20所示。考虑到鼓风炉内复杂 的操作条件及发生的众多化学反应,采用数学模型与物理模 型相结合的方法,是用来研究微观的矿石佐质与宏观的炉内 m 流动条件对内聚区结构影响的有力T具。 模拟结昊:改变矿石性质及操作条件便得颗粒层分布发 Normal shear Force(N Force(N) sinte 牛明昴变化,矿石熔融段位皆导著升高;炉内矿右层的空隙率 14x4wmmx4430m远远低于焦炭层,气流兰要从焦炭层通过,高温区明显增大 1962 26845372046137956941628 2713565025361690621016631 内聚区玥显增大了气流阻力,焦炭出现槽式的流动结构。 图17法向/剪切力实验 Ore pellet 该算例使用了约50万的颗粒,模拟时间在160h左右。 Softening Softening 该仿真研究表明,EDEM能够通过一个庞大复杂的模型闩现 高炉内的真实情况,可以定量获得颗粒斥度分布情况、内部玉 Exudation T Load 力分布和空隙率等信息,如图18、图19所示。 Melting-down Hot reducing gas 图20鼓风炉内聚区铁矿石的软化及熔融过程 a)焦炭分布 b)铁颗粒分布 c)球团矿分布 d)烧结物分布 图18不同物料在高炉底部的分布情况 铁矿石性质交化和温度分布 图21所示为铁矿石性质变化及不同操作条件对内聚区 物料分离、熔融讨程及炉内温度分布的影响。圜 图19物料层内部的压力分有情况 CAD/CAM与制造业信息化 91994-2012ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net

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kddphc 好东西 值得拥有
2014-12-12
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mechanics_czh 由于连续介质理论无法应用于煤层等裂隙体的研究,离散元发是一种很有效的数值计算方法。
2013-08-21
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huabin821

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