线性弹性-阻尼DEM模型在颗粒模拟中的应用与参数研究

"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。