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共有20条相似文献,以下是第1-20项 搜索用时 484 毫秒

1.  颗粒物质混合行为的离散单元法研究  被引次数:1
   戚华彪  周光正  于福海  葛蔚  李静海《化学进展》,2015年第1期
   颗粒物质的混合是化学工业生产的重要单元操作,由于颗粒物质运动行为的复杂性,工业混合器中的颗粒运动规律及物理机制至今仍未被全面认识。作为一种精细的数值方法,离散单元法(discrete element method,DEM)在单颗粒尺度上描述颗粒物质的受力与运动行为,因此在研究混合机理方面具有独特优势。随着DEM模型与计算技术的快速发展,DEM已被广泛应用于各种混合过程的研究。通过DEM可以全面考察不同的颗粒性质、混合器类型以及操作条件等因素对混合机理的影响,从而对于指导粉体工业的生产操作及设备优化改进具有重要意义。本文重点阐述了DEM在无黏颗粒、黏结性颗粒、非球形颗粒混合过程模拟以及大规模计算等方面的最新进展,并对未来发展进行了展望。    

2.  利用连接尺度方法的颗粒材料破碎数值分析  
   王增会  李锡夔《计算力学学报》,2015年第32卷第5期
   基于已有的颗粒材料连接尺度方法(BSM),发展了在细尺度上采用离散颗粒集合体模型与离散单元法(DEM)并引入了颗粒破碎模型,而在粗尺度上采用Cosserat连续体模型与有限单元法(FEM)的BSM。仅在有限局部区域内采用DEM从细观层次关注颗粒材料破碎现象,而在全域采用储存空间和花费时间较少的FEM,同时在粗细两个尺度采用不同的时间步长。讨论了颗粒材料发生破碎时,颗粒材料结构的承载能力与微结构的演变。数值算例结果说明了所提出可模拟破碎的BSM的可用性和优越性,以及颗粒破碎对颗粒材料微观力学行为的影响。    

3.  基于离散元法的干湿颗粒系统仿真  
   邱流潮  张之豪  袁林娟《计算力学学报》,2015年第32卷第5期
   介绍了基于离散元法的干湿颗粒系统仿真软件DEMSIM。对于干颗粒系统,DEMSIM可以分析二维和三维颗粒系统的弹性和塑性接触碰撞过程;对于湿颗粒系统,DEMSIM采用传统的液桥模型;对于颗粒-流体系统,DEMSIM采用CFD-DEM细观耦合模型模拟。一系列典型算例的模拟分析,验证了干湿颗粒系统仿真软件DEMSIM的精度和有效性。    

4.  离散元法研究的评述  被引次数:51
   刘凯欣  高凌天《力学进展》,2003年第33卷第4期
   介绍了离散元法的基本理论、计算方法及其应用的现状和最新进展.从离散元法的离散模型特点及便于甄别与其它数值计算方法的关系的角度给予离散元法一个比较宽松的定义.在此基础上阐明了离散元方法与刚体-弹簧模型(rigid body spring model, RBSM)方法,不连续变形分析(discontinuous deformation analysis, DDA)方法,分子动力学(moleculardynamics, MD)方法,三维离散元(discrete meso-element dynamicmethod, DM$^2$)方法及无网格方法(meshless method)等数值计算方法的关系, 并讨论了离散元法研究中亟待解决的问题和今后的发展方向.    

5.  Biot-Cosserat连续体-离散颗粒集合体模型的非饱和土连接尺度方法  
   万柯  李锡夔《应用力学学报》,2013年第3期
   耦合了非饱和多孔多相介质有限元模型和颗粒介质离散元(DEM)模型,提出了以宏、细观尺度分别耦合Biot-Cosserat连续体模型和离散颗粒集合体模型的连接尺度方法来分析非饱和含液颗粒材料的力学渗流耦合问题。根据被动空气压力假定和对空间离散孔隙水质量守恒方程的约化,从非饱和土有限元控制方程的基本未知量中消去了孔隙水压力,而将其取作有限元积分点上定义取值的内状态变量,进而建立了节点未知量仅包含固相线位移和转角的非饱和Cosserat多孔连续体约化有限元数值模型。基于连接尺度方法(BSM)宏、细观尺度数值过程的解耦计算的特点,对宏、细观两尺度数值模型的时域积分分别采用隐式Newmark方法和显式中心差分法,且取不同时间步长以提高计算效率。与全域采用DEM的精细分析方法相比,本文BSM在保证计算精度的前提下可大幅节省计算时间。在不考虑湿化效应的边坡稳定算例中,在得到类似计算精度条件下它比全域采用DEM节省计算时间高达86.65%。二维边坡稳定算例结果验证了本文连接尺度方法的有效性,以及在揭示含液颗粒结构细观破坏机理上的优点。数值算例结果显示,边坡承载能力因降雨大幅下降约50%,这表明本文发展的计及伴随湿化过程的颗粒材料结构中饱和度及吸力分布演变及其对结构破坏失效影响的非饱和颗粒材料多尺度计算模型是很有必要的。    

6.  气固两相流介尺度LBM-DEM模型  
   王利民  邱小平  李静海《计算力学学报》,2015年第32卷第5期
   LBM-DEM耦合方法通常是指一种颗粒流体系统直接数值模拟算法,即是一种不引入经验曳力模型的计算方法,颗粒尺寸通常比计算网格的长度大一个量级,颗粒的受力通过表面的粘性力与压力积分获得,其优点是能描述每个颗粒周围的详细流场,产生详细的颗粒-流体相互作用的动力学信息,可以探索颗粒流体界面的流动、传递和反应的详细信息及两相相互作用的本构关系,但其缺点是计算量巨大,无法应用于真实流化床过程模拟。本文针对气固流化床中的流体以及固体颗粒间的多相流体力学行为,建立了一种稠密气固两相流的介尺度LBM-DEM模型,即LBM-DEM耦合的离散颗粒模型,实现在颗粒尺度上流化床的快速离散模拟。该耦合模型采用格子玻尔兹曼方法(LBM)描述气相的流动和传递行为,离散单元法(DEM)用于描述颗粒相的运动,并利用能量最小多尺度(EMMS)曳力解决气固耦合不成熟问题,以提高其模拟精度。通过经典快速流态化的模拟,验证了介尺度LBM-DEM耦合模型的有效性。模拟结果表明介尺度LBM-DEM模型是一种探索实验室规模气固系统的有力手段。    

7.  水底管道抛石加固过程的DEM-SPH耦合分析  
   刘圆  张普然  刘璐  季顺迎《计算力学学报》,2021年第38卷第3期
   水底管道的抛石加固过程是典型的颗粒-流体耦合问题.采用DEM-SPH耦合方法模拟颗粒-流体系统,其中离散元方法(DEM)用于模拟落石,光滑粒子流体动力学方法(SPH)用于模拟流体.通过三维Voronoi切割算法生成不规则形状的多面体,并基于闵可夫斯基原理构造扩展多面体形态的落石单元.通过SPH的边界排斥力模型计算颗粒与流体间的作用力,从而建立DEM-SPH耦合方法.采用该方法模拟溃坝与楔形块入水的过程,将计算结果与试验结果及其他数值结果进行对比分析,分别验证了 SPH与DEM-SPH耦合方法的合理性.建立锥形结构模拟卸料斗和水底管道,采用DEM-SPH耦合方法模拟落石通过卸料斗入水并与水底管道相互作用的过程,确定了落石和水对管道的作用力,并分析了卸料斗静止与运动时的落石堆积情况.以上研究表明,DEM-SPH方法可有效模拟颗粒材料、水和工程结构的相互作用,可进一步应用于水下抛石过程的结构和参数设计.    

8.  A Bridging Scale Method for Multi-scale Analysis of Granular Materials  
   《力学学报》,2010年第42卷第5期
   本文提出了耦合细尺度上基于离散颗粒集合体模型的离散单元法(DEM)和粗尺度上基于Cosserat连续体模型的有限元法(FEM)的连接尺度方法(BSM)以研究颗粒材料的力学行为。采用Cosserat连续体模型和FEM模拟的粗尺度域覆盖全域,而采用离散颗粒集合体模型的DEM模拟的细尺度域仅限于需特别关注材料微结构演变和非连续变形行为的局部区域。对这两个区域间的界面提出了适当的界面条件及其实施方案。通过采用适当的连接尺度投影算子,空间离散的粗、细尺度耦合系统多尺度运动方程具有解耦和允许分别求解、因而也允许分别采用不同时间步长对粗、细尺度计算的特点,可极大地提高BSM的计算效率。文中二维地基数值算例结果说明了所陈述方法的可应用性,以及相对基于Cosserat连续体模型的FEM和基于离散颗粒集合体模型的DEM的优越性。    

9.  工程中的随机有限元方法  被引次数:3
   王建军  于长波  李其汉《应用力学学报》,2009年第26卷第2期
   随机有限元法是在传统有限元法基础上发展起来的用于解决随机问题的一种有效的数值方法,近年来得到了广泛的关注和发展.在总结了国内外大量相关文献的基础上,对最近一段时期随机有限元方法的研究情况进行了较为详细的评述和讨论,首先给出了各种随机场的离散模型,然后对各种相关的研究方法和研究进展进行了系统总结,最后对随机有限元中尚需完善发展的几个问题进行了讨论.    

10.  准静态颗粒流流动规律的热力学分析  
   刘中淼  孙其诚  宋世雄  史庆藩《物理学报》,2014年第63卷第3期
   本文分析了颗粒流的介观结构及其特征,提出了颗粒流的双颗粒温度概念Tkin 和Tconf,表征颗粒无序运动和构型无序演化的程度;进而作为非平衡变量,与经典非平衡热力学(classical irreversible thermodynamics,CIT)变量共同构成颗粒流的热力学状态变量集,确定了颗粒流的能量转换规律和熵产生率等,发展了颗粒流双颗粒温度(two granular temperate,TGT)模型. 以体积恒定的简单剪切准静态颗粒流为例,结合离散元模拟(discrete element method,DEM),确定了双颗粒温度模型所需的材料参数,分析了颗粒流发展段的规律和稳恒段的有效摩擦系数. 关键词: 颗粒流 颗粒温度 非平衡热力学 能量耗散    

11.  流化床内单个颗粒传热特性的模拟  
   刘安源  刘石《工程热物理学报》,2006年第27卷第5期
   单个颗粒的传热过程对于燃煤流化床锅炉中煤的着火和随后的燃烧过程具有重要的影响。本文建立了一个基于Euler-Lagrange方法的数学模型对其进行了数值研究。该模型对流体相的运动和传热规律以Euler。方法描述,对固体颗粒相则以近年来发展起来的离散单元方法(DEM)在颗粒层次上进行描述。研究结果表明颗粒与床层之间有很高的传热系数。另外,对单个颗粒温度变化过程的模拟研究表明,颗粒经过较短的时间便能接近床层的温度,且不同颗粒具有类似的温度变化特性。    

12.  带自由表面水流与离散颗粒耦合模型研究  
   车海鸥  王凯  张景新《计算力学学报》,2016年第33卷第5期
   基于考察泥沙运动的细观行为特征,采用离散单元法(DEM)模拟泥沙颗粒运动,结合带自由表面的水动力学计算模型,建立了CFD-DEM耦合数值模型。计算程序开发基于Fortran语言来实现。耦合模型中实现了硬球模型和软球模型两种颗粒碰撞模型,应用范围较广。作为自由表面水流与泥沙颗粒流数值模型的初步研究,在模型建立的基础上,对模型做了基本的验证。分别通过单颗粒静水沉降和混合颗粒群分选两个计算工况,验证了模型的正确性及模拟精度。该耦合模型可进一步丰富带自由表面水流条件下泥沙运动的研究手段。    

13.  离散颗粒集合体-Cosserat连续体模型的连接尺度方法  
   万柯  李锡夔《计算力学学报》,2012年第29卷第3期
   基于针对分子动力学-Cauchy连续体模型提出的连接尺度方法(BSM)[1,2],发展了耦合细尺度上基于离散颗粒集合体模型的离散单元法(DEM)和粗尺度上基于Cosserat连续体模型的有限元法(FEM)的BSM。仅在有限局部区域内采用DEM以从细观层次模拟非连续破坏现象,而在全域则采用花费计算时间和存储空间较少的FEM。通过连接尺度位移(包括平移和转动)分解,和基于作用于Cosserat连续体有限元节点和颗粒集合体颗粒形心的离散系统虚功原理,得到了具有解耦特征的粗细尺度耦合系统运动方程。讨论和提出了在准静态载荷条件下粗细尺度域的界面条件,以及动态载荷条件下可以有效消除粗细尺度域界面上虚假反射波的非反射界面条件(NRBC)。本文二维数值算例结果说明了所提出的颗粒材料BSM的可应用性和优越性,及所实施界面条件对模拟颗粒材料动力学响应的有效性。    

14.  LBM-DEM四向耦合喷动床内介尺度模拟与分析  
   李斌  张尚彬  滕昭钰  边禹铭  张健  巴星原《计算力学学报》,2018年第35卷第4期
   研究喷动床内颗粒的流动特性对于喷动床的设计和优化具有重要意义。基于气固两相流流动的LBM-DEM四向耦合模型,对单孔射流喷动床中颗粒的流动进行数值模拟。其中,气相采用修正的格子玻尔兹曼方法,颗粒相采用离散单元法,流固之间受力的双向耦合基于牛顿第三定律,颗粒与颗粒及颗粒与壁面的受力双向耦合采用软球模型。模拟得到了流化过程、颗粒与气体的速度分布、床层膨胀高度变化以及床宽对流化过程的影响。结果表明,喷动床内存在强烈的内循环,床宽增加导致颗粒运动能力减弱,射流速度增加使颗粒运动更加剧烈,床层膨胀高度增加。    

15.  黏附性颗粒团撞击平面的离散元模拟  
   柳冠青  李水清《工程热物理学报》,2018年第9期
   黏附性颗粒团的撞击和破碎存在于众多自然现象和工业过程中。本文采用离散元(DEM)方法模拟了微米颗粒组成的球形颗粒团与平面撞击的动力学过程,研究了表面能、撞击速度、弹性恢复系数和摩擦力等关键因素对碰撞过程及其特征时间、颗粒团破碎率的影响。不同表面能下颗粒团的破碎率与无量纲碰撞能存在归一化的关系,颗粒团破碎程度最高的时刻与直观的视觉判断差异明显,弹性恢复系数和滑动摩擦对临界碰撞能影响显著。    

16.  喷动床气固流动特性的三维CFD-DEM数值模拟  被引次数:1
   任冰  钟文琪  金保昇  袁竹林  陆勇《工程热物理学报》,2012年第8期
   开展了柱锥形气固流动特性的CFD-DEM耦合三维数值模拟研究。气相场采用基于欧拉坐标体系的k-ε双方程湍流模型,固相场采用基于拉格朗日坐标体系的DEM直接数值模拟方法,跟踪离散颗粒场的每一个颗粒,考虑颗粒与颗粒(壁面)之间的碰撞力、曳力、重力、Magnus升力、saffman升力。颗粒之间的碰撞采用Hertz-Mindlin无滑移模型计算。模拟对象为柱锥形喷动床,其直径为0.152 m,喷口直径为0.019 m,模拟颗粒数22万,探讨了喷动床中射流随时间的发展,不同气速下床内气固流动结构,以及颗粒速度与颗粒浓度的分布,并与实验数据进行了对比。    

17.  竖直振动管中颗粒的上升运动  
   张富翁  王立  刘传平  吴平《物理学报》,2014年第63卷第1期
   通过实验和数值模拟研究了竖直振动管中颗粒的受激运动. 将一直管插入静止的颗粒料层中,并在管内预填充一定高度的颗粒,对直管施加竖直振动. 振动强度较弱时,管内的颗粒在重力作用下向下运动;当振动达到一定的强度时,管内颗粒不下降反而克服重力的作用向上运动,随着振动强度的进一步提高,即使不在管内预填充高于颗粒床层的颗粒,颗粒也会沿着振动管逆重力向上运动. 颗粒的上升高度与运动速度强烈依赖于振动强度. 通过高速相机记录颗粒和直管在单个振动周期内的运动,并结合离散元(DEM)法模拟管内颗粒的受力变化规律,给出了颗粒上升的机理. 此研究对实现散体物料的定向输运提供了一种新方法. 关键词: 颗粒物质 振动 散料输送 离散元法    

18.  铁路道床有砟-无砟过渡段动力特性的DEM-FEM耦合分析  
   邵帅  吕泉江  严颖  季顺迎《计算力学学报》,2018年第35卷第6期
   针对铁路道床有砟-无砟过渡段的结构特点,采用离散元-有限元耦合模型分析散体道砟和无砟道床间过渡段的动力特性。散体道砟道床和无砟道床分别采用离散元方法 DEM和有限元方法 FEM模拟,而在过渡段将道砟颗粒嵌入无砟道床以增加道砟颗粒与无砟道床间的咬合力,并在离散元和有限元耦合区域实现了力学参数的传递。采用以上DEM-FEM耦合方法对有砟-无砟道床及其过渡段在列车荷载作用下的沉降过程进行了数值分析。计算结果表明,离散元方法中道砟颗粒间的力链呈现非对称梯形分布,其与有限元方法中的应力分布趋势一致;采用嵌入式道砟颗粒的方法可以增加有砟-无砟过渡段道砟间的咬合力,有效约束道砟颗粒的位移,减少有砟-无砟道床间的沉降差异。本文计算模型可以合理地分析有砟道床的力链分布以及无砟道床的应力分布,确定列车荷载下道床有砟-无砟过渡段的动力学行为。    

19.  单颗金刚石磨削花岗石中力的离散单元分析及试验验证  被引次数:4
   叶勇  徐西鹏《摩擦学学报》,2009年第29卷第3期
   对花岗石进行了单颗粒金刚石磨削试验.通过测量磨削力对单颗金刚石磨粒所承受的平均法向力和切向力进行了研究,讨论了主轴转速和单颗磨粒最大切削厚度与磨削力的关系.利用离散单元方法(DEM)构造了2种不同的花岗石数字模型,在此基础上对单颗磨粒磨削进行了模拟分析,分析结果与试验结果基本吻合.    

20.  DETERMINATION OF DISCRETE ELEMENT MODEL CONTACT PARAMETERS OF NYLON POWDER AT SLS PREHEATING TEMPERATURE AND ITS FLOW CHARATERISTICS  
   Tan Yuanqiang  Xiao iangwu  Zhang Jiangtao  Jiang Shengqiang《力学学报》,2019年第51卷第1期
   尼龙粉末是增材制造中常用的粉体材料,温度对其流动性有重要影响. 探索尼龙粉末增材制造预热温度下的流动性是研究选择性激光烧结(selective laser sintering, SLS)工艺中粉体铺展成形的基础. 选取SLS技术中的尼龙粉末为原材料,采用离散元数值方法,研究尼龙粉末的流动行为,是增材制造工艺数值模拟和铺粉工艺优化的研究热点. 以Hertz-Mindlin模型为基础,基于Hamaker理论模型和库伦定律,在尼龙粉末的接触动力学模型中引入范德华力和静电力,建立预热温度下尼龙粉末流动的离散元模型(discrete element method, DEM),通过对比相应实验结果,标定了该模型的参数. 对加热旋转圆筒中尼龙粉末流动过程进行了DEM数值模拟,校核了所建模型的正确性,并研究了粉体粒径分布对尼龙粉末流动特性的影响规律. 研究表明,尼龙粉末黏附力是静电力与范德华力的共同作用结果;随着粉体粒径的增大,尼龙粉末崩塌角增大,流动性增强;相对于高斯粒径分布,粒径均匀分布的尼龙粉末颗粒流动性更强. 研究结果可指导SLS中铺粉工艺的优化.    

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