Akışkan-parçacık sistemlerinin modellenmesi için CFD-DEM'e giriş

Granül malzemeler tüm endüstriyel proseslerin yaklaşık %70’inde bulunurlar. Çoğu durumda, tanecikli malzeme tek başına var olmaz – davranışları, içinde bulundukları sıvı ve gazlardan önemli ölçüde etkilenir. Bu parçacık-akışkan veya çok fazlı akışlara enerji, tarım, madencilik, petrol ve gaz, kimya ve ilaç gibi sektörlerde rastlanır. CFD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) ve DEM (Ayrık Elemanlar Yöntemi) gibi sayısal yöntemleri birleştirmek, bu parçacık-akışkan sistemlerini modellemenin yollarından biridir.

CFD-DEM nasıl çalışır?

CFD-DEM simülasyonlarında, akışkan fazı CFD kullanılarak çözülürken, partikül fazı DEM tarafından ele alınır. İki yöntem, her zaman adımında bilgi alışverişi yoluyla birleştirilir. Burada sürece ilişkin basitleştirilmiş bir genel bakış yer almaktadır:

Parçacık Hareket Hesaplaması (DEM): Her bir parçacığın konumu, hızı ve ivmesi, çarpışma kuvvetleri ve yerçekimi kuvvetleri gibi herhangi bir kütle kuvveti de dahil olmak üzere üzerine etki eden kuvvetlere göre güncellenir.
Bağlantı: Parçacık konum bilgisi CFD çözücüsüne iletilir.
Akışkan Akışı Hesaplaması (CFD): Akışkan alanı meshle ayrıştırılı ve akışkan akış denklemleri, hız, basınç ve diğer akışkan özelliklerini elde etmek için parçacıkların hacim oranına göre çözülür. Parçacıklara etki eden hidrodinamik kuvvetler de hesaplanır.
Bağlantı: Parçacıklar üzerindeki sürükleme ve kaldırma kuvvetleri DEM çözücüsüne aktarılır.
İterasyon: Yukarıdaki dört adım, simülasyon tamamlanana kadar her zaman adımı için yinelemeli olarak tekrarlanır.

Altair CFD (AcuSolve) ve DEM (Altair EDEM) yazılımları için bağlatının nasıl çalıştığına dair bir örnek aşağıda verilmiştir.

Bu 15 dakikalık kısa videoda daha fazla bilgi bulabilirsiniz: https://altair.com/resource/go-with-the-flow-when-dem-meets-cfd

Altair AcuSolve -Altair EDEM bağlantısı

Tek bir lisansla Altair yazılımlarını kullanan CFD-DEM birleştirme uygulamalarına bazı örnekler aşağıda verilmiştir

Altair AcuSolve – Altair EDEM bağlantısı için çevrimdışı ücretsiz e-Learning kursunu burada bulabilirsiniz: https://learn.altair.com/course/view.php?id=176

Adım adım işlem adımlarını gösteren eğitim dokümanlarına buradan ulaşabilirsiniz: https://help.altair.com/hwcfdsolvers/acusolve/topics/chapter_heads/particle_simulation_r.htm

AcuSolve-EDEM bağlantısına ilişkin daha fazla örnekle ilgileniyorsanız, bu diğer makalelere göz atın:

EDEM-Fluent bağlantısı

Altair EDEM, akışkan-parçacık sistemlerini modellemek için Ansys Fluent ile de birleştirilebilir.

EDEM-Fluent bağlantısı hakkında çevrimdışı ücretsiz e-Learning kursu: https://learn.altair.com/course/view.php?id=171

EDEM-Fluent ile ilgili eğitim dokümanlarına buradan ulaşabilirsiniz: https://community.altair.com/community/en/edem-fluent-tutorials?id=kb_article&sysparm_article=KB0115859

Diğer CFD kodları ile bağlantılar

Altair EDEM, istediğiniz diğer açık kaynaklı veya ticari CFD kodlarıyla kendi bağlantınızı yazmak için kullanılabilen son derece özelleştirilebilir bir yapıya sahiptir. Bu, EDEM API aracılığıyla gerçekleştirilebilir (Introduction to EDEM API).

Çok Fazlı Parçacık-Hücre (MP-PIC) Yaklaşımı

Çok küçük parçacıklarınız ve çok sayıda (milyarlarca) parçacıklarınız varsa, CFD-DEM kuplajı doğru yaklaşım olmayabilir. Bu gibi durumlarda, parçacıkların ve etkileşimlerinin DEM’de kesin olmaları yerine stokastik olarak hesaplandığı MP-PIC daha uygun olabilir.

Barracuda Virtual Reactor, bu tür büyük ölçekli sistemler için MP-PIC yaklaşımını kullanan araçlardan biridir. Barracuda, Altair lisansı aracılığıyla erişilebilen Altair Partner Program ürünlerinden biridir. Barracuda Virtual Reactor hakkında daha fazla bilgi burada bulunabilir: https://cpfd-software.com/barracuda-virtual-reactor-product-sheet/

Smoothed particle hydrodynamics(SPH)

Parçacık tabanlı bir akışkan modellemesi yapmakla ilgileniyorsanız, SPH doğru yaklaşımdır.

Altair nanoFluidX, bu tür simülasyonlara yardımcı olabilecek bir SPH çözücüsüdür: https://www.youtube.com/watch?v=-yxYgi_MBeQ

Soru ve talepleriniz için iletişim formunu kullanabilirsiniz.

Akışkan-parçacık sistemlerinin modellenmesi için CFD-DEM’e giriş