离散单元方法简介（DEM）

su_junwei

1.简介
DEM 方法最早由Cundall 等人于1979 年在研究岩石力学问题时提出，随后又被众多的学者用于研究散状物料的运动[1-3]。Tsuji 等人在1992 年首先将其引入稠密流体颗粒系统的研究中对密相气力输送问题进行了模拟[4]，随后又在1993 年将其应用于流化床中并成功模拟出了射流流化床中单个气泡的动态变化过程[5]。在流态化系统DEM 模拟中，颗粒之间的碰撞作用力和位移通过追踪其中每个颗粒的运动来计算。颗粒动态运动过程的模拟是通过交替对颗粒应用牛顿第二定律和在颗粒接触点处应用应力-应变关系来完成的。根据颗粒接触点间的应力-应变关系可以通过颗粒之间的变形计算颗粒的受力，根据牛顿第二定律则可以通过颗粒所受的作用力计算颗粒的加速度、速度及运动位移。由此可见，DEM 的实施过程中至少应该包括以下三个步骤：首先，判断颗粒是否发生碰撞；其次，如果发生碰撞，计算颗粒受到的碰撞作用力；最后，计算颗粒在包括流体作用力、颗粒碰撞作用力等力的共同作用下的速度、位移等物理量.

2 应用领域
采矿
矿石处理
制药
石油
农业与食品工程
化学工程

3 离散单元方法当前的问题
1）计算量大
2）并行开发困难
3）非结构化网格实现困难
4）复杂几何作用的判定
5）非球形颗粒的碰撞问题

[1]杨全文.离散元法干颗粒接触模型研究及微机可视化程序设计[D].北京：中国农业大学, 2001.
[2] Gyenis J, Ulbert Z, Szepvolgyi J, Tsuji Y. Discrete particle simulation of flow regimes in bulk solids mixing and conveying. Powder Technology [J]. 1999, 104(3): 248-257.
[3] Cheng Y F, Guo S J, Lai H Y. Dynamic simulation of random packing of spherical particles. Powder Technology [J]. 2000, 107(1): 123-130.
[4] Tsuji Y, Tanaka T, Ishida T. Lagrangian numerical simulation of plug flow of cohesionless particles in a horizontal pipe. Powder Technology [J]. 1992, 71: 239-250.
[5] Tsuji, Kawaguchi T, Tanaka T. Discrete particle simulation of two-dimensional fluidized bed. Powder Technology [J]. 1993, 77(1): 79-87.

ywang

回头我把LBM的添上

su_junwei

哈哈。好的。

derray

这个方法看到一直想深入了解一下.....

deur

粒子方法太多，应该都有不同的适用领域吧

superhugo

离散单元法一般认为是Cundall于1971年提出来的[1，2]。适用于研究在准静力或动力条件下的节理系统或块体集合的力学问题，最初用于分析岩石边坡的运动。
[1]Cundall P A.  A computer model for simulating progressive large scale movements in blocky systems. Proceedings of the Symposium of the International Society of Rock Mechanics, Nancy, France, 1971,Vol.1,Paper No.II-8.
[2]Cundall P A. The measurements and analysis of acceleration in rock slopes. Ph.D Dissertation, University of London, Imperial College of Science and Technology, 1971.
关于该方法，推荐大家看看王泳嘉、刑纪波(著)《离散单元法及其在岩土力学中的应用》，该书系统论述了离散单元法的基本思想，对大家了解该方法非常有帮助。刚刚接触该方法，希望和大家一起探讨。

prentise

有没有简单的代码

666888

7# prentise

对颗粒间作用力的不同处理方法， 又分为硬球模型和软球模型。通常的硬球模型也称为离散颗粒模型（discrete particle model)。最近一个成功结合CFD的硬球模型有: Dense particulate flow model on unstructured mesh, (C L Wu et al. Chemical Engineering Science 2006)以及Three-dimensional discrete particle model for gas-solid fluidized bed on unstructured mesh (C L Wu et al. Chemical Engineering Journal 2009). Wu的工作彻底解决了非结构化网格下离散单元模型的困难。

su_junwei

7# prentise  

对颗粒间作用力的不同处理方法， 又分为硬球模型和软球模型。通常的硬球模型也称为离散颗粒模型（discrete particle model)。最近一个成功结合CFD的硬球模型有: Dense particulate flow model on  ...
666888 发表于 2010-5-23 17:55

关于硬球的吧。软球上的非结构化网格似乎才是大问题

carcia

浸没边界