【口算N-S方程】CFD-DEM耦合的五种方法介绍

7月前浏览14394

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了五种CFD-DEM耦合方法，包括Fluent和EDEM、EDEM和Hyperworks CFD、Rocky DEM和Fluent、软件自带的CFD-DEM以及开源软件Mfix和CFDEM。各种方法有其特点和优缺点，如EDEM计算速度快但Hyperworks CFD用户不多，开源软件功能强大但需要编程实现。用户可以根据自身需求和资源情况选择适合的方法进行模拟计算。

CFD-DEM耦合目前我知道的有五种方法，分别是

Fluent和EDEM耦合 耦合接口可能每年更新一次（指功能更新，可以自己编译新版本），目前最新支持Fluent 2022R2和EDEM2022,更新慢是因为不是CP（EDEM被Altair收购了），耦合接口只能是官方工程师开发，不会更新很频繁。基于Fluent的DDPM模型开发，支持欧拉模型中的DDPM模型、组分运输模型，最新耦合接口已经支持了颗粒燃烧，但是没有多余的案例和说明。好像是DDPM模型支持的其他模型都能耦合，包括欧拉模型、能量传热、组分运输、参考系旋转、网格运动旋转（不支持动网格）等，具体可以自己尝试。较早的版本是基于欧拉接口的，这个可以说被淘汰了，因为计算速度比DDPM接口慢很多，且功能都一样，DDPM增加了体积分数的概念。具体看fluent的DDPM模型帮助文档。fluent和EDEM耦合的最大优势是EDEM的计算速度是所有软件中最快的，特别是模拟大量颗粒，EDEM具有绝对优势。
EDEM和Hyperworks CFD（Altair）耦合 这是一对真正的CP，耦合接口随着最新版本更新，也就是支持任何新版。Fluent支持的模型Hyperworks CFD也支持，并且支持筛分的振动网格如图1（不知道振动通过什么模型实现的，altair有案例），非球形颗粒图2，传热传质图3（通过EDEM api实现质量体积的增加），是比EDEM和Fluent更强大的，但是Hyperworks CFD用户不多，资源仅有官方提供案例。
Rocky DEM和Fluent耦合 也是一对CP，耦合接口随着最新版本更新，也就是支持任何新版。由于rocky DEM学习资料很少，目前我知道的是和方法1功能差不多，优点是CP，集成在workbench，耦合接口操作很简单，且Rocky DEM非球形颗粒的模型比EDEM更强大，支持各种多面体颗粒、及其耦合CFD阻力算法。
【方法1的体积分数算法是未解析的，就是网格必须比颗粒大！这限制了很多应用场景，比如高雷诺数流动或者复杂模型的小间隙圆角等，都需要很细的网格解析，方法2官方称可以任意大小的网格，方法3有半解析体积分数算法】
【补充】另外还有软件自带的所谓CFD-DEM，比如Fluent的DEM模型，fluent的DEM模型是很垃圾的，总之别用就行，再比如star ccm+的DEM确实比Fluent的DEM强大很多，但还是不及专业离散元软件

4.开源软件Mfix https://mfix.netl.doe.gov/这个软件论文中使用的非常多，因为开源且可在windows环境运行，开源软件可以实现所有可以实现的功能，燃烧啊，化学反应啊，颗粒大小变化、解析半解析未解析算法都可实现，有的同学可高兴了这么强大，我也要用！！但是这些额外的功能全都要自己编程实现！如果不编程，功能也和方法1,2,3差不对，何必折腾呢，开源软件肯定没有商业软件好用！

5.开源软件CFDEM https://www.cfdem.com/这开源软件就更高级了，sci一区标配！其实就是OpenFOAM+LIGGGHTS，只能在linux运行，具体功能我也不太清楚，但只会比Mfix强大，自己看官网介绍图4，我看懂的有4 way非解析，解析CFD-DEM，对流换热，非球形颗粒，旋转几何，VOF-DEM等，linux大家都知道一切兼命令行，离不了编程。没基础上手很难。