利用CFD-DEM耦合模拟非球形颗粒和流体流动

当工程师需要评估非球形颗粒-流体相互作用时，他们可以通过使用耦合CFD和DEM来创建多物理场模拟Ansys流利而且岩石民主党,从Ansys渠道合作伙伴ess．

CFD-DEM耦合是如何工作的

耦合CFD-DEM模型有两种方法:使用单向通信或双向通信。

仿真显示了涂层的药效学
当热空气注入系统时，药片会变干

单向CFD-DEM耦合通常用于模拟稀流。在这种方法中，流场影响颗粒流动，但颗粒不影响流体流动。

在模拟密集流动时，采用双向CFD-DEM耦合。在这种情况下，流体流动影响颗粒的运动，而颗粒反过来又影响流体的运动。

在这两种方法中，所有的粒子都由一个使用拉格朗日方法的DEM求解器跟踪。DEM求解器明确地解决了控制粒子运动(平动和旋转)和能量平衡的方程。作为CFD-DEM耦合的一部分，这些方程考虑了流体施加在每个粒子上的合力和扭矩。

在双向耦合中，CFD和DEM之间的信息交换是双向的。Rocky DEM利用Ansys Fluent计算的压力和流体速度计算颗粒相体积分数以及颗粒与流体相之间的动量和能量交换。然后将这些值传输到CFD求解器，以便更新压力和流体速度。对于每个时间步骤，这种双向信息交换继续进行，直到收敛。

流畅DEM和Rocky DEM耦合的好处

类似地，工程师可以使用Rocky DEM的粘附模型之一来模拟粘合剂和内聚性材料。

此外，由于DEM求解器跟踪每个单独的粒子，在域内有一个完整的粒子运动历史。例如，Rocky DEM可以跟踪粒子:

• 速度
• 温度
• 联系资料

当Rocky DEM的后处理工具集处理这些粒子历史时，工程师可以从耦合的CFD-DEM模拟中提取高水平的信息。这些信息提供了对应用程序问题的洞察，并最终减少了开发成本和上市时间。

对于有大量粒子的模拟，Rocky DEM可以结合多个图形处理单元(gpu)的处理能力。这意味着工程师还可以将多个gpu的处理能力与Fluent的分布式并行处理能力相结合，从而显著缩短CFD-DEM模拟的周转时间。

当将Rocky DEM与Fluent结合时，正在进行CFD-DEM模拟的工程师将可以访问Rocky DEM的所有功能。

CFD-DEM耦合模拟的真实例子

CFD-DEM模拟可用于研究各种工业和商业应用。

例如，CFD-DEM可以模拟涂装设备。在这种应用中，球形颗粒在从底部流动的空气中流化。然后这些球形粒子相互碰撞，使环状粒子悬浮。这种模拟有助于工程师预测环不会悬浮，而是会落在进气口附近的情况。当这种情况发生时，这些环会阻塞气体流动，使床层坍塌。

仿真显示了环是如何成形的
颗粒悬浮在流化床中

药物片剂涂层设备可以使用双向CFD-DEM耦合、多域和非保形移动网格建模。自定义颗粒形状可用于准确预测片剂温度，因为热风在设备内流动。该模拟使工程师能够预测不同操作条件下颗粒的停留时间和温度分布。

一种平板涂布装置的模拟

这些耦合的CFD-DEM模拟为工程师提供了优化、预测和设计相关设备和工艺所需的理解。如果您想学习如何建模CFD-DEM模拟，请观看网络研讨会岩石DEM的颗粒建模或在我们的网站上观看其中一场网络研讨会Ansys Rocky系列网络研讨会．