Ansys Rocky: Phần mềm mô phỏng hạt rời rạc (DEM)

  • 2021-12-16 ---

  • Phương pháp phần tử rời rạc () là một khuôn khổ mô hình tính toán được sử dụng để mô phỏng hành vi của các vật liệu dạng hạt và dạng khối không liên tục. Việc mô phỏng vật chất dạng khối là một thách thức vì những cách thức phức tạp mà các phần tử hoặc hạt rời rạc khác nhau tương tác với nhau và với môi trường xung quanh chúng.

    Vật liệu dạng khối không tồn tại biệt lập: nó thường tương tác với một kết cấu rắn và được nhúng trong chất lỏng xung quanh. Theo nghĩa đó, là một phần mở rộng của động lực học chất lỏng tính toán truyền thống () và phân tích phần tử hữu hạn.

    Các dòng chảy dạng hạt được biết là biểu hiện các hành vi giống như chất rắn và giống như chất lỏng, hoặc kết hợp cả hai. Để giúp mô phỏng chính xác và hiệu quả các chuyển động lớn này cũng như tương tác của chúng với chất lỏng và kết cấu, Ansys đang giới thiệu một sản phẩm hoàn toàn mới: Ansys Rocky.

    Ansys Rocky là sản phẩm mô phỏng nhanh nhất, chân thực nhất trên thị trường. Từ bánh kẹo đến máy hút bụi, gần 70% sản phẩm công nghiệp trải qua dòng nguyên liệu dạng hạt lớn, nơi các hạt có kích thước khác nhau với hình dạng phức tạp tương tác, có khả năng ảnh hưởng đến hiệu quả hoặc tính toàn vẹn cấu trúc của sản phẩm.

    Để vượt qua chính xác và hiệu quả thách thức thiết kế khó khăn này, các kỹ sư yêu cầu một giải pháp như Rocky, với các tính năng hàng đầu trong ngành, bao gồm:

    • Tính toán với nhiều GPU
    • Hình dạng hạt phức tạp bao gồm sợi mềm và tấm mỏng
    • Vật lý hạt chính xác bao gồm sự vỡ hạt
    • Tích hợp động lực học nhiều vật MBD
    • Tích hợp liền mạc tới
    • Tùy biến duy nhất và API tự động

    Sau đây là chi tiết về những tính năng vừa nêu

    Cách thức quá trình làm việc

    Rocky là phương pháp không lưới (free-mesh) giải Định luật 2 của Newton về chuyển động cho mỗi phần tử/hạt. Xem xét quan trọng nhất để đảm bảo mô phỏng có độ trung thực cao là tính đến tất cả các lực liên quan tác động lên mỗi hạt. Dưới đây, bạn có thể xem lưu đồ cho thuật toán .

    Lưu đồ cho thuật toán DEM

    Nếu các hạt vẫn trong phạm vi, mô phỏng sẽ tiếp tục chu trình xuyên suốt quá trình này.

    Trái tim của thực thi là tính toán chính xác các lực tác dụng lên mỗi hạt trong mô phỏng. Điều này yêu cầu thuật toán phát hiện tiếp xúc chính xác và mạnh mẽ. Phát hiện tiếp xúc và khả năng điều khiển chính xác các hạt được định dạng là yếu tố khác biệt chính giữa các phần mềm .

    Phần mềm thông thường sử dụng phương pháp hình cầu dính nhau. Rocky sử dụng các hình dạng đa diện (polyhedral), có nhiều lợi thế, bao gồm:

    • Biểu diễn chính xác hình dạng hạt bao gồm các góc cạnh sắc nhọn
    • Hình dạng hạt thực tế sẽ cho ra tương tác hạt – hạt chính xác
    • Hỗ trợ mô hình hóa vỡ hạt

    Hình học vật thể trong Ansys Rocky

    Khả năng mô hình hóa tiên tiến của Ansys Rocky

    Các khả năng mô hình hóa khác nhau là cần thiết để mô tả chính xác và dự đoán hiện tượng cấp độ hạt. Rocky cung cấp các mô hình hàng đầu công nghiệp để cho bạn các câu trả lời chính xác nhất.

    Mô hình hóa đa vật lý (Multiphysics)

    Rocky được tích hợp vào môi trường Ansys Workbench và kết nối liền mạch với Ansys Fluent và Ansys Mechanical cho các mô phỏng --.

                                                                                           

    Có hai phương pháp để mô phỏng -: kết nối một chiều hoặc hai chiều. Một chiều là khi trường chất lỏng ảnh hưởng đến dòng chảy của hạt, nhưng các hạt không ảnh hưởng đến dòng chất lỏng. Hai chiều là khi dòng chất lỏng ảnh hưởng đến chuyển động của các hạt và đến lượt các hạt ảnh hưởng đến chuyển động của chất lỏng.

    Đối với mô phỏng -, tải trọng hình học từ Rocky được chuyển đến Ansys Mechanical để đánh giá ứng suất kết cấu. Bằng cách kết hợp Mechanical với Rocky, các kỹ sư có thể mô phỏng các trường hợp nhất thời trong khi kết hợp chuyển động của các bộ phận và tải trọng thay đổi theo thời gian trên các phần tử biên.

    Hình dạng hạt phức tạp

    Rocky cho phép bạn mô phỏng một hệ thống với hình dạng và kích thước hạt thực, xác định cả hình dạng hạt tròn và không tròn. Bạn có thể trộn và kết hợp các kết hợp hình dạng, kích thước, độ linh hoạt và độ kết dính khác nhau để tạo ra các bộ hạt độc đáo của riêng bạn. Sử dụng các hình dạng mặc định của Rocky hoặc xác định và nhập các hình dạng tùy chỉnh của riêng bạn, bao gồm cả sợi và vỏ, cả cứng và linh hoạt.

    Sự bể vỡ

    Mô hình vỡ hạt rời rạc độc đáo của Rocky bảo toàn khối lượng và thể tích của các hình dạng hạt phức tạp xem xét vị trí va chạm trên bề mặt hạt cùng với ứng suất bên trong do hệ quả của nó. Cách tiếp cận này cho phép nắm bắt chính xác sự lan truyền vết nứt và vỡ hạt phụ thuộc vào hình dạng.

    Sự bám dính

    Rocky có thể xử lý cả vật liệu rời khô và ướt. Vật liệu ướt có thêm sự phức tạp về tính kết dính / bám dính, mà Rocky nắm bắt được bằng cách mô hình hóa lực kết dính như một hàm của ứng suất và mở rộng nó bằng lực tiếp xúc. Rocky cung cấp một số mô hình lực kết dính khác nhau để tái tạo các trạng thái kết dính khác nhau mà vật liệu rời ướt gặp phải trong các ứng dụng khác nhau.

    Sợi mềm

    Các sợi linh hoạt có thể được mô phỏng bằng cách kết nối các hình trụ cầu thẳng hàng bằng các liên kết ảo, có đặc tính đàn hồi và nhớt. Sự dịch chuyển tương đối giữa chúng có thể tạo ra các biến dạng tuyến tính và góc của các liên kết, dẫn đến sự uốn và uốn của vật liệu dạng sợi.

     

     


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