Phương pháp phần tử rời rạc DEM là gì và nó hoạt động như thế nào

  • 2021-06-05 ---

  • Được giao nhiệm vụ phát triển một quy trình mạnh mẽ và có thể mở rộng trong khi phải đối mặt với các mốc thời gian khắc nghiệt với tài liệu hạn chế, hoạt động của một nhà khoa học phát triển quy trình có thể là khó khăn. Một kế hoạch thông thường là thực hiện một loạt các thử nghiệm.

    Tuy nhiên, đối với một quy trình đa chiều phức tạp, con đường này có thể mất rất nhiều thời gian và nguồn lực tốn kém mà không thêm được nhiều kiến thức hoặc hiểu biết sâu sắc.

    Nếu quy trình là mới với nhiều ẩn số, thì việc tối ưu hóa thử nghiệm thậm chí còn phức tạp hơn. Vậy, có cách nào để có được cái nhìn sâu sắc hơn về quy trình trong khi tiết kiệm nguyên liệu đắt tiền? Hóa ra là có. Các nhà khoa học hiện có thể sử dụng các công cụ mô phỏng hiện đại để hiểu, tối ưu hóa và mở rộng quy trình của họ.

    Rocky DEM - Phần mềm mô phỏng chuyên nghiệp cho công nghiệp xử lý hạt

    Rocky DEM cung cấp một nền tảng vô song cho các nhà khoa học trải qua nhiều ngành công nghiệp xử lý bột để phân tích tính toán quy trình của họ bằng cách trao đổi dữ liệu tác động qua lại của các biến quy trình, vật liệu và hình học.

    Số lượng thành công ngày càng tăng trong nhiều ngành công nghiệp cho thấy những gì Rocky đang làm về cơ bản là đúng. Nó chỉ đơn giản là mô hình hóa hệ thống càng chính xác càng tốt bằng cách sử dụng phương pháp phần tử rời rạc (Discrete Element Method).

    DEM về bản chất đầu tiên là một phương pháp vật lý nguyên lý mà xử lý từng hạt của một lớp hạt riêng lẻ. Mỗi hạt được biểu diễn thông qua một hình dạng và kích thước đại diện tương tác với các hạt khác và hình học thiết bị. Những tương tác này là trọng tâm của việc triển khai DEM và chúng được ghi lại thông qua các thuộc tính vật liệu khác nhau do người dùng chỉ định.

    Nhiều loại hạt phức tạp với các thuộc tính khác nhau (phân bố hình dạng và kích thước, khối lượng riêng, mô-đun đàn hồi, hệ số Poisson, độ dính, độ dẫn nhiệt, năng lượng phá hủy, v.v.) có thể dễ dàng được chỉ định để nắm bắt những sự phức tạp của hệ thống đang được khảo sát. Rocky DEM có thể mô tả chính xác ứng xử tiếp xúc của từng hạt riêng lẻ bằng cách sử dụng nhiều mô hình tài liệu có sẵn, lựa chọn trong số đó thường dựa trên ứng dụng.

    Các mô hình được sử dụng trong Rocky DEM

    Tất cả các lực tác động lên một hạt được cộng vào, và gia tốc của hạt được tính toán. Điều này sau đó được tích phân số với thời gian để thu được vận tốc và vị trí của hạt. Các nhà khoa học quy trình sau đó có thể hình dung và dự đoán sự tiến triển theo thời gian và không gian của hệ thống hạt. Để đạt được hiểu biết sâu sắc hơn, Rocky cho phép một số mô hình vật lý tiên tiến, bao gồm:

    • Mô hình đa trường vật lý: Rocky được tích hợp hoàn toàn với Ansys và cho phép kết hợp tân tiến nhất với các gói tính toán động lực học chất lỏng (CFD), phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) và Lattice Boltzmann (LBM) để mô phỏng chính xác các dòng đa thành phần, đa pha.

                                                                           

    • Các hình dạng hạt phức tạp: Các hạt 3D và 2D tùy chỉnh để đạt được sự thể hiện thực tế của các hạt, bao gồm các sợi có tỷ số dạng (aspect ratio) cao; có thể là cứng tuyệt đối hoặc có thể biến dạng.

                                                                           

    • Chuyển động phức tạp: Chuyển động phức tạp có thể dễ dàng xác định. Chuyển động vật thể tự do với 6 bậc tự do cũng có thể được chỉ định trong Rocky, do đó không cần phần mềm động lực học nhiều vật (MBD) bên ngoài

                                                                           

    • Mô hình vỡ: Các mô hình được thiết lập tốt cho sự vỡ hạt, như mô hình ABT10 và Tavares được bao gồm.

                                                                           

    • Phổ năng lượng: Đây là một mô hình thống kê vô song để dự đoán xác suất vỡ của quá trình lắp ráp dạng hạt bằng cách tính đến các đặc tính vật liệu và năng lượng va chạm động lực học

    Mô phỏng hạt trong Rocky DEM

    • Mô hình mài mòn: Sự mài mòn của các bề mặt hình học 3D cho thiết bị xử lý được nắm bắt bằng cách sử dụng mô hình mài mòn Archard.

                                                                     

    • Mô hình nhiệt: Sự truyền nhiệt dẫn và truyền nhiệt đối lưu để nắm bắt sự biến đổi nhiệt độ của tập hợp hạt có thể dễ dàng nghiên cứu.

                                                                     

    Mô hình DEM được thiết lập đầy đủ dẫn đến các phép tính phức tạp, nhưng công nghệ bộ nhớ song song được chia sẻ của Rocky và dung lượng phần cứng đa GPU vô song đã được chứng minh là hiệu quả trong việc giải quyết các hệ thống chứa hàng chục triệu hạt. Những vấn đề mà trước đây không thể giải quyết thì nay đã có thể thực hiện được.

    Hơn nữa, Rocky cung cấp các công cụ xử hậu xử lý hiện đại để giúp hình ảnh hóa và định lượng một loạt các số liệu khác nhau, bao gồm các trường vận tốc, áp suất và ứng suất, tốc độ tiêu thụ bột, vỡ vật liệu, mài mòn biên và biến đổi nhiệt độ, giúp các kỹ sư có được cái nhìn sâu sắc về quy trình.

    Nếu được yêu cầu, API dựa trên Python của Rocky có thể cho phép người dùng tùy chỉnh đầu ra bằng cách sử dụng các tập lệnh và macro. Tuy nhiên, giống như giải quyết bất kỳ vấn đề nào khác, việc tìm kiếm câu trả lời thông qua mô phỏng cũng đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về kỹ thuật.

    Tại đây, đội ngũ nhân viên hỗ trợ tận tâm, giàu kinh nghiệm của chúng tôi có thể giúp bạn tìm ra giải pháp mà bạn tìm kiếm bằng cách tối ưu hóa các công cụ có sẵn.

    Tìm hiểu thêm các ứng dụng công nghiệp sử dụng ROCKY DEM/Ansys Rocky để mô phỏng hạt.

     


    - Làm ơn ghi rõ "Nguồn Advantech .,Jsc" hoặc "Theo www.advantech.vn" nếu bạn muốn phổ biến thông tin này