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球形颗粒流（DEM）模块完整设置手册

1. 模块概述​

模块名称：球形颗粒流（DEM）模块

功能说明：此模块是离散元法（Discrete Element Method）的核心配置中心，用于模拟球形颗粒在流体中的运动、相互作用和动态行为。模块涵盖了从颗粒生成、物理属性、相互作用模型到初始化和边界条件的完整DEM配置流程。

核心功能链：

  1. 颗粒插入：定义颗粒如何被引入计算域
  2. 颗粒属性：设置颗粒的物理和力学性质
  3. 相互作用模型：定义颗粒-颗粒、颗粒-壁面的作用力
  4. 初始化与伺服控制：设置仿真初始条件和边界控制
  5. 数据输出：控制计算结果保存和监控

应用领域：

  • 流化床反应器
  • 颗粒输送与分离
  • 粉末冶金与增材制造
  • 土壤力学与岩土工程
  • 制药工业中的颗粒处理

2. 颗粒插入设置​

2.1. 插入模块概述​

界面标题：插入颗粒1 功能说明：定义第一个颗粒插入源（可创建多个）

2.2. 颗粒当前值​

功能说明：显示当前选中的颗粒插入配置的参数状态

2.3. 插入模式选择​

2.3.1. 单颗粒模式​

  • 描述：插入单个球形颗粒
  • 设置参数：位置、半径、初始速度
    • 颗粒组别：对应后续颗粒组别属性，从0开始编号；
    • 基础信息：半径、密度、位置
    • 耦合时的初始速度和初始角速度：耦合CFD-DEM开始时的颗粒速度和角速度；
    • 初始化时的初始速度和初始角速度：纯DEM初始化时的颗粒速度和角速度；
  • 适用场景：测试、简单轨迹模拟

2.3.2. 颗粒阵列模式​

  • 描述：按空间阵列分布插入多个颗粒，详情见2.4章节
  • 设置参数：插入频率、位置分布、数量
    • 阵列信息：长方体阵列区域，x1和x2分别代表x方向的最小和最大值，nx代表x方向的阵列数量，其它同理；
    • 半径和数量占比：TFluid目前支持单次最多三种粒径分布，数量占比需要输入0-1的小数，并确保三个数量占比之和为1；若需要更多颗粒级配，请点击插入颗粒旁边的加号
    • 半径和数量占比：若不需要三种粒径，将不需要的占比输入为0即可。若需要更多粒径分布的颗粒，请点击插入颗粒旁边的加号。
    • 模式：严格阵列会严格按照阵列的形式对称分布，不严格整列会为阵列位置添加一个小偏移，方便颗粒进行自然堆积。
  • 适用场景：连续颗粒流、批次投料

2.3.3. 文件导入模式​

  • 描述：从外部文件读取颗粒初始状态

  • 设置参数：文件名

  • 适用场景：导入已有结果

  • 使用指南：根据界面提示，直接输入需要导入的txt文件名称即可，例如 particle.txt。请注意，该txt文件必须位于案例文件夹下！

  • 导入的txt文件的写入方法可参考Tutorial：CFD-DEM-02-Ball_Kissing-FileInput。

  • 导入的txt文件的格式如下：

    • 第一行：TFluid_DEM_input（固定字段，软件识别用）；
    • 第二行：颗粒总数，如：2；
    • 第三行：颗粒信息列表举例： 0 0.000835 1140 0.00498 0.005 0.033 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 该列表从左往右分别代表：组别，半径，密度，球心三维位置，耦合时的初始速度，耦合时的初始角速度，初始化时的初始速度，初始化时的初始角速度。

3. 循环颗粒生成​

3.1. 循环时间间隔​

参数含义：两次颗粒生成事件之间的时间间隔 单位：秒（s） 设置示例：

  • 0.1：每0.1秒生成一批颗粒
  • 1.0：每秒生成一批颗粒

3.2. 总循环次数​

参数含义：颗粒生成循环的总次数 设置说明：

  • 1：只生成一批颗粒
  • 10：生成10批颗粒，时间间隔为"循环时间间隔"

3.3. 颗粒偏移比例​

参数含义：定义颗粒生成位置的随机偏移范围，以阵列间距为基准 三个参数：对应三个坐标方向的偏移比例 设置示例：

  • 0.1 0.1 0.0：x,y方向±10%半径的随机偏移，z方向无偏移
  • 0.0 0.0 0.0：无随机偏移，精确位置生成

3.4. 生成点类型​

功能说明：控制颗粒生成点的运动方式

  • 恒定位置：生成点固定不动
  • 根据自定义速度确定位置：生成点按指定速度运动，生成动态颗粒源，参考移动边界设置的自定义运动