Szukaj Logowanie Kontakt
ANSYS Startup Program

Masz młodą firmę i tworzysz lub rozwijasz swoje produkty?
Zobacz jak możesz uzyskać dostęp do pełnego pakietu licencji ANSYS w ramach współpracy marketingowej.

BLOG MESCO

Zapraszamy na naszego bloga, na którym znajdują się artykuły zawierające porady praktyczne, nowości oraz opisy ciekawych symulacji wykonanych zarówno przez MESco jak i naszych klientów.

ANSYS Elite Channel Partner

Miło jest nam poinformować, że MESco otrzymało status ANSYS Elite Channel Partner, a tym samym zostaliśmy jedynym w Polsce Channel Partnerem z tym tytułem.

ANSYS DISCOVERY

Natychmiastowe wyniki z symulacji, bez przygotowania geometrii, bez siatki. Technologiczny przełom w symulacji komputerowej.

Konferencja Forum Medycyny Obliczeniowej

Zapraszamy na konferencję Forum Medycyny Obliczeniowej
Miejsce: Katowice
Data: 15 listopada 2019r.

previous arrow
next arrow
Slider

Metoda DEM

Metoda ta polega na bezpośrednim śledzeniu cząstek jako elementów dyskretnych. Pozwala to na dokładniejsze modelowanie oddziaływań cząstek na siebie wzajemnie jak również na ściany zawarte w geometrii. Rocky-DEM umożliwia również na uwzględnienie parametrów materiałowych cząstek jak oraz sposób ich niszczenia. Dodatkowo, program pozwala na analizę zużycia materiału oraz wymianę ciepła między cząstkami a ścianami oraz, przy połączeniu z programem Fluent na wymianę ciepła z płynem. Rocky-DEM wyróżnia się na tle konkurencji możliwością dowolnego kształtowania cząstek. Możliwy jest wybór cząstek z bogatej biblioteki, jak również użycie własnej geometrii w formacie STL (Rys. 1), co przy wykorzystaniu możliwości inżynierii odwróconej pozwala dużo dokładniej odwzorować zachodzące procesy.

Rys1

Rys. 1 Przykład kształtu cząstek

CFD – DEM coupling

W przedstawionym przykładzie, do symulacji zamrażania owoców wykorzystano dwukierunkowe połączenie programu Rocky-DEM oraz ANSYS Fluent 18.2. Zamrażanie odbywa się na sicie wibracyjnym poprzez przepływ zimnego powietrza od spodu sita (Rys. 2).

Rys2

Rys. 2 Chłodzenie na sicie wibracyjnym

Ruch cząstek oraz sita zadany został w programie Rocky-DEM, natomiast przepływ powietrza rozpatrywany był w programie ANSYS Fluent 18.2. Podobnie jak w poprzednim przykładzie, Rocky-DEM pozwala na uproszczenie procesu obliczeń i wykorzystanie jako pliku wejściowego geometrii pliku CAS, wygenerowanego w programie ANSYS Fluent. Ponadto, każdy ruch siatki, zapisany w pliku CAS zostanie przypisany do odpowiedniej geometrii w programie
Rocky-DEM. Dodatkową zaletą jest możliwość symulacji ruchu geometrii bez jej fizycznego przemieszczenia. Odbywa się to poprzez zdefiniowanie ruchu w programie Rocky-DEM, a następnie wybranie opcji „keep in place”. Powoduje to, że na węzłach wybranej geometrii przekazywana cząstkom jest informacja o prędkości bez fizycznego przemieszczenia geometrii. Jest to niezwykle przydatne na przykład w celu modelowania skomplikowanej geometrii przenośników taśmowych (Rys. 3).

Rys3

Rys. 3 Przykład trasy przenośnika taśmowego

DEM – FEM coupling

Możliwości wykorzystania kodu Rocky-DEM do symulacji obciążeń mechanicznych z zostały przedstawione na przykładzie napełniania wagonu kolejowego z wykorzystaniem połączenia z programem ANSYS Mechanical 18.2.

Konstrukcja wagonu została uproszczona do powierzchni wewnętrznych, a obciążeniem działającym na te powierzchnie były cząstki, spadające do wnętrza wagonu. Symulacja pozwoliła na zbadanie nie tylko naprężeń i odkształceń wynikających z rozmieszczenia masy wewnątrz wagonu, jak również na zbadanie zmienności tych parametrów w czasie napełniania (rys. 4-5).

Rys4 Kopia

Rys. 4 Napełnianie wagonu cząstkami w programie Rocky-DEM

Rys5

Rys. 5 Analiza naprężeń powstałych w wyniku napełniania

Warto również wspomnieć, że importowaną do programu Rocky-DEM geometrią może być plik MSH, czyli siatka numeryczna wykorzystana w symulacji mechanicznej. Pozwala to na zachowanie spójnej siatki i jednakowego pola ciśnienia dla obu symulacji – DEM oraz FEM. Kolejną zaletą takiego rozwiązania jest na spora oszczędność czasu pracy ponieważ nie ma w tym przypadku potrzeby generowania dodatkowej siatki na potrzeby symulacji DEM.

Modelowanie procesu mieszania

Na przykładzie złoża fluidalnego zaprezentowano możliwości wykorzystania programu Rocky-DEM do modelowania zjawiska mieszania (Rys. 6). W przeciwieństwie do powszechnie stosowanych metod, metoda DEM umożliwia dokładne śledzenie poszczególnych cząstek lub całych grup. W przedstawionym przykładzie, złoże w stanie początkowym podzielono na 8 części, a poszczególnym cząstkom przypisano przynależność do danej grupy w wybranym momencie symulacji (tutaj stan początkowy). Następnie aktywowano połączenie pomiędzy programami w celu symulacji procesu fluidyzacji. Należy również nadmienić, że wszystkie operacje post-processing’u mogą być wykonywane i zapisywane w trakcie obliczeń, wliczając w to możliwość renderowania animacji.

Rys6

Rys. 6 Proces mieszania w złożu fluidalnym

W celu walidacji wyników obliczeń wykorzystano doświadczenie w modelowaniu złóż fluidalnych przy użyciu metody Euler-Euler oraz hybrydowej metody Euler-Lagrange (model DDPM). W badanej domenie wyznaczono powierzchnie pomiarowe, na których mierzono spadek ciśnienia złoża jako średnią po czasie i powierzchni. Wyniki tej symulacji przedstawia Rys. 7. Jak łatwo zauważyć, wszystkie metody dały porównywalne wyniki spadku ciśnienia, będącego podstawowym parametrem walidacji obliczeń numerycznych złóż fluidalnych.

Rys7

Rys. 7 Rozkład ciśnienia na wysokości złoża

Zasadniczą przewagą metody DEM, przy wykorzystaniu programu Rocky-DEM jest możliwość wyboru, jakie zasoby ma obciążyć dany program. W powyższej symulacji, program Rocky-DEM wykonywał obliczenia obciążając jednostkę GPU, natomiast Fluent jednostkę CPU. Rozwiązanie takie przyspiesza obliczenia poprzez brak konieczności współdzielenia zasobów pomiędzy programami.