Модуль гранулярного потока Comsol

Моделировать поведение гранулированных материалов

Модуль зернистого потока используется для моделирования движения и взаимодействия твёрдых зерен в массовых процессах. С помощью этого дополнения к программному обеспечению COMSOL Multiphysics можно моделировать, как порошки, гранулы или другие гранулированные материалы текут, уплотняются и смешиваются под воздействием гравитации, столкновений и контакта с поверхностями оборудования.^®

Инженеры и исследователи могут использовать этот модуль для изучения процессов сброса из бункера, хранения силоса, транспортировки через желобы, распространения порошка и смешивания, а также для изучения плотности упаковки и эффектов сегрегации. Определяя движение отдельных зерен, модуль помогает предсказывать поведение насыпи, такое как эффективность смешивания, закупорки и неравномерный поток, что делает его ценным для таких отраслей, как фармацевтика, химическая переработка, сельское хозяйство и горнодобывающая промышленность.

Моделирование гранулированных потоков

Модуль гранулярного потока основан на методе дискретных элементов (DEM) — численной технике моделирования гранулярного потока путём вычисления движения отдельных частиц или зерен во времени. В отличие от методов на основе континума, ДЭМ разрешает каждое зерно как дискретную единицу с трансляционными и вращательными степенями свободы. Их движение подчиняется законам Ньютона: силы, возникающие под действием гравитации, столкновения с другими зернами и взаимодействия с окружающими границами.

Зерна могут представлять собой порошки, гранулы или крупные твёрдые вещества, такие как камни, семена или таблетки. В зависимости от системы можно учитывать различные физические эффекты — включая упругие и вязкоупругие контактные силы, адгезию, сопротивление вращению и даже теплопередачу между зернами и стенками — с помощью функционала, встроенного в модуль. Зерна моделируются как мягкие частицы, деформирующиеся при контакте, а их траектории обновляются на каждом временном этапе, учитывая столкновения зерно и зерно и стенка, а также внешние силы для прогнозирования объёмного движения системы.

Также возможно определить начальные условия выпуска, скорость и пространственное расположение зерен, а также указать, что происходит при их взаимодействии со стенками или выходе из области симуляции.