探秘离散单元法

DEM的工作原理是什么？

每种DEM软件的基本工作原理是检测颗粒碰撞并计算接触力。这是使用软球法实现的，其中颗粒为刚性体，接触处的任何变形都被建模为重叠。DEM可系统地跟踪域中的每个颗粒，有利于预测每个颗粒在下一个时间步长的位置。

颗粒形状在DEM中的重要性

颗粒的流动会受到其形状的显著影响。虽然球体可以实现简单的接触检测和单个接触点，但这种形状在现实世界中并不常见。因此，对其它形状进行建模至关重要，这是Ansys Rocky等工具提供的一项功能。

多面体等真实颗粒形状在其堆叠密度、平动和转动、剪切和联锁期间膨胀、以及材料强度等方面有所不同。然而，由于接触检测颗粒重叠要求，对真实颗粒形状进行建模可能会增加计算需求。

GPU处理和粗颗粒建模在DEM仿真中的作用

GPU处理是DEM仿真的一个重要方面。鉴于DEM在每个时间步长跟踪每个颗粒，GPU处理可以在不降低准确性的情况下显著加速这一流程。

对于颗粒数量非常大的情况，可以采用粗颗粒建模。该方法使用较大的颗粒来表示一组较小的颗粒，从而减少了颗粒总数，最终提高了计算效率。

高级DEM技术：与CFD和SPH耦合

为了分析颗粒上的流体力和流动，计算流体动力学（CFD）可以与DEM有效耦合。该方法可用于基于网格的方法和任何颗粒形状。

流体动力学中越来越广泛使用的一种技术是光滑粒子流体动力学（SPH）与DEM的耦合。该方法在捕获没有扩散误差的复杂自由表面流方面表现出色，尤其适用于涉及飞溅或表面破碎的情况。SPH-DEM方法使用拉格朗日无网格方法，通过将流体动力学离散成一组流体单元来捕获它们。然后使用核函数对颗粒进行插值，以计算局部变量的平滑场。