Мульти-GPU решатель
Rocky DEM позволяет использовать одну или несколько графических карт на одной системной плате. Это существенно ускоряет расчеты и дает возможность работать с десятками миллионов частиц.
Как это работает?
Расчеты МДЭ с использованием больших моделей требуют большого объема оперативной памяти. Повышение производительности центрального процессора стоит дорого, при этом скорость вычислений может вырасти незначительно.
Один центральный или графический процессор имеет ограниченный объем памяти, а значит, количество частиц в модели не может превышать определенного значения.
Мульти-GPU решатель Rocky DEM снимает это ограничение за счет эффективного распределения и использования памяти двух или более графических карт на одной системной плате.
Скачать брошюру GPU Processing for Particle Simulation на английском языке.
Динамика твердых тел
В Rocky DEM для конструкций со сложной кинематикой можно задавать любые виды движения и их сочетания: вращение, параллельный перенос, периодические колебания, свободное движение и др.
Для компонентов оборудования можно задать точные траектории движения или обеспечить их свободное перемещение с учетом внешних сил (воздействия частиц, силы тяжести и других сил).
К тому же динамика свободных тел рассчитывается прямо в приложении, а значит, не нужно устанавливать дополнительное программное обеспечение.
Модели разрушения
В Rocky DEM доступны две модели разрушения без потери массы и объема: модель Ab-T10 и модель Тавареса.
Модель разрушения Ab-T10
Rocky DEM поддерживает алгоритм дробления частиц и рассчитывает вероятность разрушения по количеству выделяемой при столкновении энергии с помощью надежной модели JKMRC Ab-T10.
Эта модель создает сценарий дробления для каждой частицы с учетом заданной силы или энергии разрушения.
Модель разрушения Тавареса
Модель разрушения Тавареса (Tavares) является расширенной версией модели Ab-T10. За последние 20 лет появилось множество публикаций в рецензируемых научных изданиях, подтверждающих эффективность модели для расчета поведения одиночных частиц.
С помощью модели можно предсказать разрушение частиц под действием малых нагрузок или в условиях действия нескольких сил, как при выполнении операций по погрузке и транспортировке сыпучих материалов.
Модель разрушения Тавареса также описывает подрастание трещиноподобных дефектов, которые приводят к разрушению частиц под действием гораздо меньших нагрузок, чем в первом случае.
Течение жидкостей и газов
Настройка свойств жидкостей и газов
Rocky DEM использует четыре метода вычислительной гидрогазодинамики (CFD) для моделирования взаимодействия частиц между собой и с жидкой или газовой средой (воздух, вода, пыль и др.).
Метод решеточных уравнений Больцмана для воздушных потоков
С помощью этого метода можно определить, как частицы в потоке или на границе раздела сред влияют на поток воздуха. Сам поток воздуха при этом не влияет на движение частиц.
Например, можно вычислить объем и поле скоростей образующейся в перегрузочном узле пыли.
Одностороннее сопряжение для задач с постоянными величинами
Этот метод рекомендуется использовать в том случае, когда параметры поля течения известны и не меняются во времени и нужно без использования специальной CFD-программы определить, как жидкость или газ влияет на поток частиц.
Если задать постоянное значение плотности, скорости, вязкости и параметров теплообмена (для теплового расчета), то Rocky DEM по ним рассчитает поле течения.
Одностороннее сопряжение с ANSYS Fluent для задач со стационарными течениями
Этот метод реализуется в одностороннем стационарном сопряжении с ANSYS Fluent. С помощью CFD-расчета в Fluent можно определить поля скорости и давления, образующиеся по мере течения жидкостей или газов через оборудование. По окончании расчета или при достижении полем течения стационарного состояния Fluent экспортирует данные в Rocky, а Rocky определяет, как течение жидкостей или газов влияет на поток частиц. В рамках этого метода именно поток жидкостей или газов влияет на частицы, а не наоборот.
Метод особенно эффективен при моделировании воздействия жидкости на движение частиц в трубе или перемещения частиц с разной плотностью в водно-шламовом потоке.
Двустороннее сопряжение с ANSYS Fluent
Этот метод особенно эффективен при моделировании сложных процессов, таких как пневмотранспорт, сушка сыпучих материалов, мокрое измельчение в мельницах и химическое взаимодействие частиц с жидкостями и газами.
Частицы являются частью потока жидкостей и газов и вступают с ним в двухстороннее взаимодействие: на частицы воздействуют другие частицы и жидкая или газовая среда, а движение жидкостей и газов зависит от частиц.
Энергетические спектры частиц
Rocky DEM позволяет оценить процессы измельчения с помощью энергетического спектра, показывающего распределение всей энергии процесса по происходящим в мельнице соударениям.
Имея прочностные характеристики материала, с помощью энергетического спектра можно прогнозировать разрушаемость частиц определенной крупности.
Если известно, что удельная энергия разрушения частиц размером 50 мм равна 300 Дж/кг, то можно утверждать, что соударения с большей энергией будут приводить к дезинтеграции частиц (эффективные соударения), а с меньшей энергией – к нагреву частиц (неэффективные соударения).
Отношение энергии эффективных соударений к энергии неэффективных соударений можно использовать как критерий оптимизации при варьировании режимных параметров работы мельницы.
3D-моделирование износа поверхности
Rocky DEM моделирует износ твердых поверхностей от абразивного воздействия частиц. Предсказать износ с течением времени и с учетом геометрии поверхности можно с помощью двух функций:
1) Изменение внешнего вида геометрии по ходу моделирования.
2) Изменение цветовой карты, показывающей интенсивность износа поверхности.
Статистика столкновений
Анализ столкновений частиц – главная функциональная возможность Rocky DEM. Статистические данные о столкновении частиц собираются на каждом шаге расчета.
С помощью стандартной функции цветовой визуализации эти данные отображаются на поверхностях исследуемых частиц.
Можно выполнять селективный сбор данных по столкновениям в соответствии с типами частиц: одинаковые по размеру, недеформируемые, многогранные и др.
Тепловой расчет
Rocky DEM позволяет рассчитывать передачу тепла от окружающей среды к частицам, в частности теплообмен посредством теплопроводности между частицами и на границе частица-поверхность геометрии.
В связке с CFD-пакетом обеспечивается расчет конвективного теплообмена между частицами и жидкостями/газами.
Сопряжение с инструментами оптимизации
Выбор точных параметров взаимодействия материалов – важнейший этап любого проекта. Чтобы предсказать поведение сыпучих материалов, необходимо задать коэффициенты трения и восстановления скорости для расчета взаимодействия частиц друг с другом и на границах раздела сред. Для других действующих сил, например, сил сцепления, предусмотрены дополнительные коэффициенты.
Эффективная настройка параметров и коэффициентов возможна благодаря интеграции с ANSYS DesignXplorer и ANSYS OptiSLang – инструментами для оптимизации и робастного проектирования в составе ANSYS Workbench.
Плагин optiSLang отвечает за автоматический выбор и изменение входных параметров на основе анализа чувствительности и метамоделирования. Это позволяет оптимизировать процесс моделирования и выбрать оптимальные параметры взаимодействия частиц.
