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输送机上的 DEM 颗粒(基于STAR-CCM )

2年前浏览2563

本次来讲一讲使用离散元方法设置模拟的方法。


该模拟由喷入槽、输送机皮带和集料斗组成。麦粒从各点喷入进料槽,时间为0.5秒。然后输送机将麦粒向上运送至斜面,麦粒在此处落入集料斗内。创建瞬态求解的可视化表示,这样可显示麦粒在流体区域内的移动。每颗麦粒的颜色表示该麦粒的速度


 



导入面网格,命名模拟

l本次提供的文件为面网格,相应的在starccm也要选择以面网格导入

链接:https://pan.baidu.com/s/12xPK577SZsk99NCC7J9trg

提取码:dufn

l将新模拟以文件名 tutorialDEM.sim 保存。




生成体网格


生成体网格的第一步是根据导入的几何零部件创建流体域。


l右键单击几何体 > 零部件 > GrainSystem 节点,然后选择将零部件分配给区域。

l在将零部件分配给区域对话框中,请确定已选择 GrainSystem,并将第二个下拉列表设为为每个零部件表面创建边界。

l单击应用,然后单击关闭。


创建基础尺寸 0.1m 的网格化连续体:


l右键单击连续体管理器,然后选择新建 > 网格连续体。

l右键单击连续体 > 网格 1 > 模型节点,然后选择选择网格化模型。

l选择表面重构

l选择多面体网格生成器。

l单击关闭。

l展开参考值管理器,然后选择基础尺寸节点并将值设为 0.1 m。

l单击网格工具栏中的 (生成体网格),以开始网格生成过程。




选择物理模型


l对于物理连续体连续体 > 物理 1,按顺序选择下列模型:





定义拉格朗日相


拉格朗日相用于定义模拟中的固体颗粒。该相需要特定的物理模型和属性,以描述其行为特性。在这种情况下,固体颗粒是麦粒,人工定义材料属性。


定义拉格朗日相:


l右键单击拉格朗日多相 > 拉格朗日相管理器,然后选择新建。

l将该相重命名为谷物。

l右键单击麦粒 > 模型管理器,然后选择选择模型。

l在麦粒模型选择对话框中,按顺序选择以下模型:



定义谷物颗粒的材料属性:

l将橡胶节点重命名为小麦。

l选择材料属性 > 密度 > 常数节点,然后将值设置为 700 kg/m^3。

l其余属性设置如下:



定义谷物颗粒的物理形状:

l右键单击模型 > 复合颗粒 > 形状节点,然后选择新建。

l选择球体 1 节点,然后将半径设置为 0.8。

l创建具有以下属性的另外两个平面:


l右键单击复合颗粒节点,然后选择显示模型。


麦粒的表示会出现在图形窗口内。



定义颗粒边界的物理条件:

l右键单击麦粒 > 边界条件 > 壁面 > 物理条件 > 边界属性 > 固体 > 铝 节点,然后选择替换为。

l在替换材料对话框中,展开材料数据库 > 标准 > 固体管理器,然后选 择橡胶 (Arlon Thermabond 99180T010)并单击确定。

l选择物理条件 > 模式节点,然后检查激活模式属性是否已设为 DEM 模式。


定义 DEM 颗粒相互作用


DEM 颗粒相互作用用于定义颗粒与另一个颗粒和区域壁面碰撞时是如何活动的。


定义麦粒间相互作用:

l右键单击物理 1 > 模型 > 多相交互作用 > 相间相互作用管理器,然后选择新建。

l右键单击相间相互作用 1 > 模型节点,然后按顺序选择以下模型:

l选择模型 > DEM 相间相互作用管理器,然后将第一相和第二相属性都设为麦粒。

l选择模型 > 滚动阻力 > 滚动阻力法 > 力比例节点,然后将滚动阻力系 数设为 0.3 其余属性可保留为默认。

l要定义麦粒与壁面间的相互作用,按照上述步骤来创建一个具有下列设置 的颗粒相互作用模型相间相互作用 2。

l右键单击相间相互作用 2 > 模型节点,然后按顺序选择以下模型:


l设置下列属性:





设置参考值


定义参考值,以确保在预期的方向因重力作用而加速。


l选择物理 1 > 参考值 > 重力节点,然后将值设置为 [0.0, -9.81, 0.0] m/s^2。




设置输送机壁面条件


以平移速度定义输送机边界,表示传送带的移动。


设置移动壁面条件:

l展开区域 > 区域 1 > 边界 > GrainSystem.输送机 > 物理条件管理器, 然后选择切向速度指定节点并将方法设为矢量。

l展开物理值 > 相对速度节点,然后选择常数节点,并将值设为 [4.0, 0.0, 0.0] m/s。





创建喷射器


创建局部笛卡尔坐标系。

l右键单击工具 > 坐标系 > 实验室 > 局部坐标系节点,然后选择新建 > 笛卡尔。

l使用原位对话框定义具有下列设置的坐标系:

l单击创建,然后单击关闭。


使用属性窗口创建显示方格:

l右键单击衍生零部件管理器,然后选择新零部件 > 探针 > 显示方格。

l使用原位对话框,单击创建和关闭。

已使用默认设置创建随意平面。


改变设置:

l将显示方格节点重命名为喷射器方格。

l使用下列设置定义喷射器方格:

最后创建颗粒喷射器。

l右键单击喷射器节点,选择新建。

l选择喷射器 1 节点,然后将类型设置为零部件喷射器。

l将喷射器分配至之前创建的喷射器方格并单击输入属性旁边的省略号。

l在输入选择对话框中,展开衍生零部件节点,然后单击喷射器方格旁 边的复选框。

l单击确定以关闭对话。

l仍处于喷射器 1 节点时,将拉格朗日相设为麦粒

l展开喷射器 1 节点,然后设置下列特性:



设置求解器参数和停止条件


如果是瞬态模拟,请设置求解器时间步和消耗的时间。

l要定义求解器参数,请展开求解器节点,然后设置下列属性:

l要定义停止条件,请展开停止条件节点,然后设置下列属性:

l要定义停止条件,请选择停止条件节点,然后设置下列属性:




设置可视化场景

l右键单击场景节点,然后选择新建场景 > 标量。

l单击对象树上方的场景/绘图按钮。

l选择轮廓 1 节点。

    • 禁用轮廓属性。

    • 激活表面属性。

l右键单击标量 1 > 零部件管理器,然后选择编辑。

l在编辑对话框中,选择衍生零部件 > 喷射器方格和拉格朗日相 > 麦粒。单击确定。


l选择标量场节点并将函数设置为颗粒 > 颗粒速度 > 幅值。

l选择标量 1 节点,然后将点缩放模式设置为标量。

l选择点尺寸比例场节点,然后将函数设为颗粒 > 颗粒尺寸。

l选择特征 > 剪辑平面 > 平面 1 节点,然后设置下列属性:




运行模拟并保存


可视化结果


标量场景


来源:新能源热管理技术
碰撞离散元材料Star-CCM+
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2022-09-23
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