160 likes | 374 Views
Simulering av granulära material - PellIt. Kenneth Bodin, Martin Servin HPC2N, Institutionen för fysik 2009-10-02. Agenda. Studera pelleteringsprocessen Diskutera förstudieprojektet "PellIT" Diskutera långsiktigt FoU-samarbete inom simulering av granulära material Vi har med oss
E N D
Simulering av granulära material - PellIt Kenneth Bodin, Martin Servin HPC2N, Institutionen för fysik 2009-10-02
Agenda • Studera pelleteringsprocessen • Diskutera förstudieprojektet "PellIT" • Diskutera långsiktigt FoU-samarbete inom simulering av granulära material • Vi har med oss • PellIT-presentation - resultat så här långt • UMIT Research Lab - satsning på beräkning/simulering och industriella tillämpningar • Frågor kring simulering av rulltrumma och pelleteringsprocessen • Förslag på doktorandprojekt
Projektet ”PellIt” • Större ProcessIT-förstudie "simulering av granulära material" • metoder, verktyg, vetenskaplig litteratur • industribehoven • forskningsapproach • förslag på gemensam FoU – industridoktorand, EUFP7, UMIT • demonstrator – rulltrumma (LKAB) och lastare (Volvo CE) • Personal (9 manmånader) • Kenneth Bodin, Claude Lacoursiére, Martin Servin
Status”PellIt” • + metoder, verktyg, vetenskaplig litteratur • ± industribehoven • + forskningsapproach • − förslag på gemensam FoU – industridoktorand, EUFP7, UMIT • ± demonstrator – rulltrumma (LKAB) och lastare (Volvo CE) • Metoder, verktyg, vetenskaplig litteratur • Tre separata stråk: • ingenjörssimuleringar av granulära material - DEM (potential/lcp), FEM, SPH,... • vetenskapliga simuleringar - DEM (potential) -> kontinuum-modeller • visuella interaktiva simuleringar & GPGPU - DEM (lcp), SPH Tasora & Anitescu Mechanical simulation of multibody systems with friction and contacts on GPU boards, using CUDA Iterative PGC-solver
Status”PellIt” • Industribehoven • LKAB - rulltrumma, transportband, bränning, silos, malmkvarn • Volvo CE - optimera styrning och skoputformning på lastare • Oryx Simulation - träningssimulatorer med grus och stenar
Status”PellIt” • Forskningsapproachen • Accelerera simuleringsmetoderna - effektivare beräkningsmetoder och modeller • Snabbare beräkningar och större tidssteg realistiska system & systematiska analyser • tidseffektiv och stabil lösare vid stora tidssteg 0.001-0.01 s (DEM + SPH) • parallellberäkningar, load balancing, wake/sleep - kraftträdbaserad lösare • multifysik - blanda DEM och SPH, olika DEM-modeller på olika delsystem • ny hårdvara - many-core proc, GPGPU, Cuda • konvergens simulering - CAD/CAE-verktyg, visualisering, interaktivitet
Status”PellIt” • Forskningsapproachen • Genomförd metodutveckling • DEM-lösare med topologisk faktorisering - känner igen & utnyttjar systemets struktur, hanterar stora tidssteg och överlapp, 1K element i interaktiv tid • DEM-lösare i MATLAB för analys och experimentering med kraftträd, parallelisering, wake/sleep, redo för storskaliga simuleringar superdatorcentrum HPC2N • Ny SPH-metod – ”constraint fluid”, paralleliserbar på GPGPU – 1M i interaktiv tid
gpufluids1 gpufluids2 gpufluids3
Status”PellIt” • Demonstrator rulltrumma • Prototyp implementerad med AgX Multiphysics Toolkit • 1000 stelkroppar - tidssteg 1/60 s, 10 fps (ca 100.000 pellets behövs) • Kan analysera materialflöden och kontaktkrafter • Slig saknas, pellets överdimensionerade, materialmodell, förbättra trummans kollisionsgeometri
Frågor simulering rulltrumma • Hur använda simuleringen? Vem är användaren? • Vad mäta & analysera? • materialflöde/rheologi: hastighetsfält, volymflöde ur trumma, stress-tensor, "rotationen in lager-lager" • kontaktkrafter, tryck i pellets • agglomerering (tryck, materialsammansättning, rate-ekvation?) • sönderbrytning (tryck, skjuvning, rate-ekvation?) • jämnhet/ojämhet i pelletsutflöde genom slits och rullsikt • exponering av pellets vid bränning • råkula massa 3 g 12.5 mm • Vad optimera i kulrullningsprocessen? • volym pellets per tidsenhet - utnyttja utbredningen på rullsikten • kvalitet pellets - sfäriska, jämn radiefördelningen • energiförbrukning,... • Viktiga parameters? • rotationshastighet • tiltvinkel • volym slig inflöde • fukthalt, bindemedel
Förslag: doktorandprojekt • Resurser finns för forskning kring grundläggande simuleringsmetoder för komplexa material och mekaniska system - inklusive granulära material • UmU policy för tillämpningsorienterade projekt - medfinansiering från industrin • Förslag: doktorandprojekt • Placeras i UMIT-miljön, kan ingå i företagsforskarskolan vid UmU (50%, 27/11) • Knyts till PhD Forum "Simulering granulära material" • Att diskutera • projektets leverabler • övriga deltagare, användare, utvecklare