线性弹性-阻尼DEM模型在颗粒模拟中的应用与参数研究
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更新于2024-08-11
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"三方程线性弹性-阻尼DEM模型及碰撞参数确定 (2009年)"
这篇论文涉及的是离散单元法(DEM)在颗粒物料三维数值模拟中的应用,特别是针对线性弹性-阻尼模型的三方程方法。在这个模型中,作者考虑了法向接触力、切向接触力(包括静滑动摩擦力和动滑动摩擦力)以及力矩(由切向力产生的力矩,以及静滚动摩擦力矩和动滚动摩擦力矩)。这样的模型旨在更精确地模拟颗粒间的相互作用。
论文首先介绍了模型的建立过程,通过引入刚性系数、阻尼系数和摩擦系数来描述颗粒之间的物理特性。这些参数的选择对模拟结果有着显著影响。刚性系数决定了颗粒间的弹性性质,即在碰撞时的恢复力大小;阻尼系数则反映了颗粒碰撞后的能量损失情况,它影响着颗粒运动的平稳性和精度;摩擦系数是决定颗粒间滑动和滚动摩擦的关键因素,影响颗粒堆积和流动行为。
接着,论文讨论了时间步长等计算参数对模拟结果的影响。时间步长是数值模拟中的一个重要变量,它直接影响到模拟的稳定性和精度。选取合适的时间步长能确保模拟过程中动力学行为的准确再现,过大的时间步长可能导致动态响应的失真,而过小则会增加计算负担。
为了验证所建立模型的正确性和参数选择的合理性,作者进行了数值试验研究。选取了几种有代表性的颗粒系统,如堆积、混合、粉碎等,进行数值模拟,并对计算结果进行了详尽的分析。通过对比实验数据和模拟结果,证明了新模型能够准确预测颗粒系统的动态行为,从而验证了模型和参数选择的有效性。
论文最后,作者强调了DEM方法在处理高浓度颗粒流中的高效性,特别是在装填、堆积、混合、粉碎、仓储、气固两相流和流态化等领域的重要应用。DEM作为一种非连续介质理论,弥补了传统连续介质理论在处理颗粒尺度问题时的不足,为理解和预测颗粒流动提供了有力工具。
这篇论文对三方程线性弹性-阻尼DEM模型的构建和参数选择进行了深入探讨,为颗粒物料的数值模拟提供了新的理论基础和实践指导。通过细致的数值试验,论文证明了模型的适用性和准确性,对于颗粒力学和相关工程领域的研究具有重要价值。
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