Fluent-EDEM耦合计算颗粒流动 - 流沙[胡坤] - 博客园
虽然说Fluent提供了很多方法用于处理颗粒在流体中的运动行为，然而这些方法都有其各自的适用性。DPM适用于稀薄颗粒的情况，欧拉模型、Mixture模型及DDPM模型虽然可以考虑稠密颗粒相，但并不能考虑颗粒之间的相互作用。DEM模型可以考虑颗粒之间的相互作用，但是FLUENT中的DEM模型仅能模拟最简单的颗粒之间相互作用（接触力模型很少），如果要考虑复杂的颗粒间相互作用，则需要考虑更专业的DEM软件。
EDEM是一款专业的DEM软件，特别适用于解决颗粒流问题。（注：这不是广告，因为适合解决颗粒流问题的DEM商用软件并不多，比较出名的就那么几款，如EDEM、PFC等，开源的DEM软件适合颗粒流计算的软件有LIGGGHTS）。DEM软件主要用于两个方向，一个专注于模拟如岩土之类的颗粒粘结固体，一类专注于颗粒流动。
本案例主要描述利用FLUENT与EDEM软件耦合解决颗粒在流体中的运动轨迹计算。其中EDEM软件负责颗粒的运行轨迹计算，FLUENT软件负责计算流体流场。
1 案例描述
本案例考虑气力分选问题。模型几何如图所示。
固体颗粒由上方进料口进入计算域，流体从左侧入口进入。划分计算网格如图所示。
受计算资源限制，这里网格划分得比较粗，如果是真实计算，网格要划分得密一些。
2 Fluent设置
step 1：采用3D并行启动Fluent
step 2：导入网格
step 3：采用瞬态计算，考虑重力加速度沿-y方向9.81 m/s2
step 4：采用realizable k-epsilon湍流模型
step 5：边界条件inlet为velocity，设置速度为8m/s；outlet边界为outflow，其他边界采用默认设置
step 6：Solution Methods中设置pressure-velocity Coupling Scheme为PISO
保存cas文件。
3 EDEM设置
step 1：启动EDEM2017，保存文件为ex.dem
step 2：鼠标右键选择BulkMaterial，选择Add Bulk Material &
&step 3：修改材料名称为weight，设置密度为500 kg/m3 &
step 4：同样的步骤创建另一材料light，修改其密度为120kg/m3 &
step 5：材料weight上点击右键，选择Add Particle &
step 6：设置颗粒粒径为2mm，并计算颗粒属性，修改颗粒名称为weightParticle &
step 7：相同步骤在light上创建颗粒，粒径为1mm，修改颗粒名称为lightParticle
step 8：添加颗粒间相互作用。鼠标选中weight，选中下方面板中Interaction下的添加相互作用按钮，添加weight-weight以及weight-light相间的相互作用，这里暂时采用默认参数 &
step 8：鼠标选中light，相同的步骤添加light-light相互作用，参数暂时采用默认
step 9：添加壁面材料。右键选择列表项Equipment Materials，选择Add Eauipment Materials，材料参数采用默认参数，修改材料名称为steel &
step 10：在steel材料上添加相互作用steel-light以及steel-weight，参数采用默认
step 11：右键选择Geometries，选择菜单Import Geometry…，在打开的文件选择对话框中选择前面创建的msh文件，导入计算域，修改名称为domain。 &
step 12：创建几何用于释放颗粒。右键选择Geometries，选择菜单Add Geometry → Polygon &
修改名称为injector，并设置其Type为Virtual &
step 13：修改Injector的Polygon属性，如下图所示 &
step 14：右键选择injector，选择弹出菜单Add Factor &
step 15：选择Factory Type为Unlimited Number，设置parameters下的material为weight，设置速度为y方向-0.5m/s；
step 16：同样的步骤创建另外一个factory，只不过设置材料为light，速度仍然为y方向-0.5m/s &
step 16：选择Environment，设置重力加速度为y方向-9.81m/s2 &
&保存工程文件。
step 17：进入Simulator功能，设置cell size为10R，其他参数保持默认。这里不需要设置total time，因为后面设置耦合后仿真计算总时间由Fluent决定。 &
4 耦合设置
step 18：在EDEM中开启耦合 &
step 19：在Fluent中load加载EDEM-FLUENT Coupling耦合UDF &
step 20：Fluent的Models中双击列表项EDEM Coupling，弹出的对话框中选择按钮connect &
step 21：Fluent中启动计算 &
5 结果分析
无耦合计算结果 &
颗粒径直下落到底部。
耦合计算结果
轻相颗粒（蓝色）被分离。EDEM2.7版本―新版本超强功能重磅来袭 - 饮水思源
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发信人: junnyzhu (极品飞猪), 信区: Algorithm
题: EDEM2.7版本―新版本超强功能重磅来袭
发信站: 饮水思源 (日14:03:09 星期三)
为了帮助不同行业用户更好的使用EDEM实现研发创新，我们的技术人员一直在根据用户的
反馈进行产品功能的快速迭代，继去年5月份发布EDEM V2.6后，海基科技已于
1日携手英国DEM Solutions公司正式对外发布EDEM V2.7版本，该版本在计算速度、模型、
能量计算、前处理、后处理等多个方面进行了创新性改进，这将极大的提升客户的使用体
全新的计算引擎，急速提升仿真效率
计算时间曾经在一定程度上困扰着EDEM的用户，针对这一问题，我们充分利用现代计算机
硬件的性能，对EDEM的计算内核进行了优化，并对多处功能进行改进，使得2.7版本在运算
速度上有了较大的提升。对于多核并行用户，尤其是超过8核处理器的计算机用户，仿真计
算速度提升最为显著。
EDEM基础模块问题处理速度提升情况
使用全新计算引擎调用基本模块计算，EDEM2.7较之2.6.1的版本，仿真速度提升了30-70%
EDEM API算法和用户自定义程序计算速度提升情况
全新的计算内核同时优化了EDEM的API计算效率，使得用户通过二次开发的自定义文件计算
速度明显提高，增幅达到100%。
除计算性能提升之外，全新计算内核对计算机理进行了相应调整。其中颗粒几何体接触的
算法精度有了显著提升，减少了重复接触计算的可能性，确保了最终计算结果的可复现性
。此外，全新计算引擎对不含颗粒的计算节点进行优化，减少了仿真所占计算机物理内存
优化传送带模型
针对之前无法模拟传送带启动和停机过程的问题进行了改进，Moving Plane 模型中加入了
加速度参数的定义，完善了EDEM对输运系统实际工况的仿真功能。
能量和扭矩的输出
考虑到一部分用户比较关注能量和扭矩的数据，在后处理数据输出部分增加了用户定义扭
矩及能量计算，当然，此功能需结合相应几何体模型输出数据。
其他操作性能改进
Creator (前处理)
CGNS场数据导入优化，现在允许一次性导入多个文件；
颗粒尺寸随机生成功能增加“Scale by volume”的生成方式；
Geometry Dynamics界面增加复制功能；
Particle Sphere creation界面增加复制功能；
新版本中颗粒工厂将依据颗粒物理半径定义颗粒产生位置，而非基于颗粒接触半径产生颗
粒，当处理接触半径大于物理半径的颗粒仿真模型时，较之早期版本，在颗粒填充压缩方
面有较大改进。
Analyst(后处理)
Analyst界面可直观显示几何体受力情况；
用户可定义轴进行扭矩数据输出 Data Export-Geometry-Torque
用户可输出能量相关数据Data Export-Geometry-Power
可在几何体上显示Moving Plane接触模型定义的速度；
Bins and Rulers 及Protrator Tools 功能改进；
CAD几何模型可作为bins 输入计算模型；
Bin selection对话框增加 Torque-Total选项；
绘图工具中增加Diameter 属性；
数据输出功能改进，删除重复数据；
颗粒及几何体方向数据输出优化；
Data Export Queries界面增加复制功能
取消文件压缩功能，减小CPU使用率，但文件尺寸增加
EDEM对网络故障的允许度提高。断网超过90s之后，仿真计算暂停。网络连接恢复之后可重
启仿真进程；
EDEM许可周期从早期版本900s缩短至60s。API用户在开发新模型过程中往往需要中断仿真
进程，使用全新许可程序，软件启动速度提高（需要使用EDEM2.7许可文件）。
EDEM的许可证现在可以在许可日期开始之前便添加入license管理器当中了，而无需等到开
始当天加载（需要使用EDEM2.7许可文件）。
EDEM2.7 限时测试有奖活动
计算速度的全面提升作为EDEM 2.7版本最大的亮点之一，对所有的用户都是非常有意义的
。使用EDEM进行过实际工程仿真项目的用户都知道，在处理一些复杂的或者大型的工程问
题时，仿真时间一直是大家非常看重的一个要素，有时，一个大型计算需要消耗的时间是
以天或者周，甚至是以月为单位的，如果速度能提升近一倍，一个月的大型工况，只需要
半个月便能实现，这种提速是非常的震撼人心。
为了让老用户能马上体验新版本的强大功能，海基将举办新老版本速度对比测试的限时有
奖活动，您可以登录研发埠网站EDEM论坛测评帖中了解具体活动内容，网址为：
，也可以直接与我们联系。对于积极参与活动的用户，我们将给予一定的物质奖励。
欢迎联系海基科技，获取更多关于EDEM 2.7的信息
海基科技官方微博：
海基科技EDEM官方技术群：
※ 来源:?饮水思源 bbs.?[FROM: 218.80.205.42]
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关注微信公众号基于EDEM的振动筛分数值模拟与分析
0引言振动筛筛面上物料的运动状态直接影响着物料的透筛效率和处理能力,通过研究筛面上物料的运动规律,认识物料在振动着的筛面上的运动机理,在此基础上寻找振动筛的最佳运动学参数(振幅、频率、振动方向角),从而达到提高透筛效率、降低能耗和减少清选损失的目的[1-2]。离散元法(distinct element method,DEM)是由CUNDALL提出的一种处理非连续介质问题的数值模拟方法,其理论基础是结合不同本构关系的牛顿第二定律,采用动态松弛法求解方程.经过近40年的发展,离散元法已在许多散体物料处理领域得到了成功的应用,但应用于筛分作业才刚刚起步[3-8]。EDEM是世界上第一个使用最先进的离散元技术进行颗粒系统仿真和分析的通用CAE软件。它可以快速、简便地建立颗粒系统的参数化模型,添加颗粒的力学性质、物料性质和其他物理性质。EDEM能够管理每个颗粒的信息(如质量、温度和速度等)以及作用在其上的力,同时EDEM还提供了非常强大的...&
(本文共5页)
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(1)输送起始段(2)输送管道(3)输送末端(4)出料口(5)装料仓(6)驱动电机图1圆盘管道刮板输送机Fig.1 Disc tube scraper conveyor0引言在当今各行业的生产过程中,连续输送机械有着非常重要的作用,连续输送机种类很多,但都存在着一定的不足,例如:气力输送设备,输送过程中动力消耗大,输送管道易堵塞;螺旋输送机,物料易破碎,螺旋叶片及料槽磨损严重;斗式提升机,易产生粉尘爆炸,料斗带易打滑、跑偏和撕裂,并且回料过多[1]。圆盘管道刮板输送机,是由钢丝绳牵引,带动铆接于其上的圆形刮板推动物料运动,并且在运转过程中管道内形成负压,这样周围空气进入和物料混合,使物料流态化更有利于输送[2]。此种输送机可根据预先设定的线路,将物料从加料点输送至卸料点,可以实现水平输送、垂直输送及倾斜输送,如图1所示。可输送物料的范围非常广,如粉状、颗粒状、低强度块状以及小型成品件物料都可以被输送。与传统连续输送机相比,具有能...&
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引文格式:武永桥,管声启,柴彩彩.基于EDEM的固体粉末物料振动下料过程分析[J].西安工程大学学报,):278-281.WU Yongqiao,GUAN Shengqi,CHAI Caicai.Analysis of vibration feeding process of solid powder materialbased on EDEM[J].Journal of Xi′an Polytechnic University,):278-281.0引言众多工农业生产领域,如水泥、煤炭、食品、冶金、环保等,经常会遇到粉体颗粒流动问题.目前对于粉体颗粒流动有连续介质流动模型和离散介质流动模型2种,而且对于粉体颗粒的流动分析只是局限于理论推导和实际经验,并没有直观地体现出具体问题的原因.这些问题一直是粉体颗粒领域的研究热点.EDEM[2]是一款专门为固体物料仿真设计的软件,可以有效、准确地模拟各...&
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转运站是将物料从一个位置转载到另一个位置的系统设备,包括装料、运料和卸料,它影响着输送系统的输送效率、输送带的使用寿命、站点作业环境、系统运行的安全性以及运行成本等。而转运站的关键部分无疑是转运通道——落料管,它起着输送、密封、调节工艺流程以及使物料合理分布、避免偏载等重要作用,在实际生产作业中被大量使用。目前,转运站落料管通常采用传统的直线形结构,具有制作简单、方便安装的优点,但却不能很好地控制物料流动,在多种影响因素作用下,常造成落料管堵塞、扬尘、撒料、噪声大、输送带跑偏及设备本栏目编辑翟小华连续输送使用寿命短等问题,不仅影响系统的正常作业,还增加了生产成本[1-6]。因为按照传统的设计思想和设备配置,无法从根本上解决上述问题,所以笔者从实际出发,结合物料的流动特性与运动规律,建立了直线与曲线组合型落料管的转运站三维几何模型,用离散元法分析了转运站中物料的运动,并用EDEM软件进行了模拟仿真试验,得到了转运站中物料脱离给料带...&
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一、离散元方法简介传统的力学研究都是建立在连续性介质假设的基础上的,即认为研究对象是由相互连接没有间隙的大量微团构成。然而,这种假设在有些领域并不适用,如岩土力学。1971年,CUNDALL提出的一种处理非连续介质问题的数值模拟方法,离散元方法(Discrete Element Method,简称DEM),理论基础是结合不同本构关系(应力—应变关系)的牛顿第二定律。随后,这种方法被越来越广泛地应用于干涉及颗粒系统的各个领域。通过求解系统中每个颗粒的受力(碰撞力及场力),不断地更新位置和速度信息,从而描述整个颗粒系统。二、EDEM软件详解EDEM是世界上第一款基于离散元技术的通用CAE软件,通过模拟散状物料加工处理过程中颗粒体系的行为特征,协助设计人员对各类散料处理设备进行设计、测试和优化。EDEM主要由三部分组成:Creator、Simulator和Analyst,如图1所示。Creator是前处理工具,完成几何结构导入和颗粒模...&
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0引言目前立井箕斗的设计以经验设计为主,缺乏数据支持,箕斗在使用过程中有时会出现变形的问题。大多数的变形发生在卸料过程中,这是由于卸料过程中超压现象引起的,为避免箕斗变形情况的发生,需要对箕斗的卸料过程进行分析。本文主要针对立井箕斗在卸料过程中煤流的流动形式和箕斗斗箱壁板的受力情况,利用离散元软件EDEM进行卸料过程分析。1分析模型的建立EDEM是用现代化离散元模型设计的用来模拟和分析颗粒处理与生产操作的通用CAE软件。功能强大。与其他离散元软件相比其界面友好,操作方便。由于在EDEM中建模复杂,因此模型的建立采用Solid Works软件,完成建模后保存为通用IGS格式后导入EDEM软件中进行卸料过程分析。由于箕斗的变形主要集中在没有立柱的侧面,因此分析的范围为箕斗装卸煤的侧面。模型建立如图1所示。同时将箕斗侧壁进行编号,编号结果如图2所示。图1箕斗模型图2箕斗侧壁编号图2中F1~F20,B1~B24为直段;B21~B22,F...&
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有学问，才够权威！
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传真：010-浅析EDEM中两种快速生成颗粒群的方法
&利用离散元方法做仿真实验的过程中，所用的模型并非都是单一的颗粒体，很多时候要用到颗粒群模型。小体积的模型可以用聚合法将多个颗粒填充在颗粒模板里面，从而组成所需要的非规则模型。然而，大体积的模型通过聚合法逐个布置颗粒位置显然是工作量相当大的一种做法。本文简介两种快速生成颗粒群的方法，以供交流学习。
一、快速填充模型
1.利用网格前处理软件对模型区域划分网格，另存为“.msh”文件。（网格划分软件Gambit、ICEM
2.将生成的“.msh”导入fluent，加载udf库文件，编译源文件“CalcRadius.c”，最后执行“CalcRadiusVolume”，会在文件夹里面生成“point.txt”网格坐标文件。
3.将“point.txt”里面的数据粘贴进“Block_Factory_Data.txt”文件，覆盖原来数据。
4.进入edem设置模型参数，并在Factory面板加载通过VC++编译好的“BlockFactory_x64.dll”文件。
5.进行仿真填充。
（如需利用填充好的颗粒模型做类似三轴应力压缩、切割、破碎实验，在后处理面板导出填充好的模型即可使用，此时请务必将时间置0）
二、颗粒替换
1.建立颗粒模板，用颗粒填充，（利用模型体积除单个颗粒体积得到所要生成的颗粒数量）导出位置信息并规整格式。
2.Api读取颗粒模板数据。
3.替换原始颗粒为新颗粒群，此时用到“ParticleReplacement_v2_x64.dll”（已编译完成）文件。
模型触发产生粘结。
以上两种方法思路有所同，又有所不同。第一种方法利用Api实现快速填充，适合一些关于大块物料破碎类仿真。
图1 物料切割 & & &
& 图2 物料挤压
&图3 煤层掘进机
& & 图4 房屋抗震模拟
& 图5 &三轴应力压缩实验
第二种方法利用Api实现单个颗粒快速替换为颗粒群，适合小块物料破碎类仿真。
& &图7 球磨机
&图8 螺旋破碎器
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