DEM 理论

DEM理论 开源软件学习

DEM理论 颗粒相-离散单元法平动方程：或转动方程：

气相-连续介质 质量方程：动量方程：

确定性颗粒轨道模型中处理颗粒碰撞的基本模型有硬球模型、软球模型以及DSMC方法确定性颗粒轨道模型中处理颗粒碰撞的基本模型有硬球模型、软球模型以及DSMC方法硬球模型（多用于快速颗粒流动系统）

在硬球模型中，需要从大量颗粒中找出最先发生碰撞的颗粒对在硬球模型中，需要从大量颗粒中找出最先发生碰撞的颗粒对

软球模型（多用于准静态系统） 线性模型法向作用力

切向作用力

非线性模型（Simplified Hertz–Mindlin and Deresiewicz model）

接触时间

一阶数值微分公式 不足：相间耦合

开源软件 LIGGGHTS LAMMPS improved for general granular and granular heat transfer simulations OpenFOAM

LIGGGHTS与LAMMPS LIGGGHTS is based on LAMMPS,and so is its manual. LAMMPS编译及计算首先到~lammps/src/STUBS目录下, 输入make, 回车。然后返回到~lammps/src/目录下, 输入make serial, 回车. 把 in.name文件和编译得到的lmp_serial放在同一个目录下, 如~/Desktop/compute/. 从终端进入到这个目录, 然后, 在终端输入 ./lmp_serial < in.name 回车. 你就会发现lammps开始计算了

语法规则： • 命令行后的 & 表示这一行跟下一行是同一条命令. 这一点跟FORTRAN很像. • 命令行最开始的 # 表示这一行在执行过程中被忽略, 你可以用它来写注释. • $ 是跟声明变量有关系的 • 命令行被tabs, spaces间隔成各个“words”, 注意这里的“words”可以包含 • 字母、数字、下划线、或标点符号. • 一行中第一个词是命令名, 后续的词是相关的参数. • 双引号内的文字空格被整体地当作一个参数

lammps的输入文件 (1) Initialization 在你的模拟体系定义之前, 一些参数必须要被设置. 相关的命令有:units, dimension, newton, processors, boundary, atom_style, atom_modify. (2) Atom definition lammps提供3种方式定义原子: ①从data或restart文件读入 ②按照晶格的方式创建原子 ③复制 (3)Settings 原子和分子的拓扑信息定义好后, 你要制定一系列的设置: 力场系数、模拟参数、输出选项等等 (4)Run a simulation 使用run命令开始一个分子动力学模拟, 用minimize命令来实施能量最小化(molecular statics), 使用temper命令来进行parallel tempering(replica-exchange) simulation.

# Find minimum energy fcc configuration # Mark Tschopp, 2010 # ---------- Initialize Simulation --------------------- clear units metal dimension 3 boundary p p p atom_style atomic atom_modify map array # ---------- Create Atoms --------------------- lattice fcc 4 region box block 0 1 0 1 0 1 units lattice create_box 1 box lattice fcc 4 orient x 1 0 0 orient y 0 1 0 orient z 0 0 1 create_atoms 1 box replicate 1 1 1 # ---------- Define Interatomic Potential --------------------- pair_style eam/alloy pair_coeff * * Al99.eam.alloy Al neighbor 2.0 bin neigh_modify delay 10 check yes # ---------- Define Settings --------------------- compute eng all pe/atom compute eatoms all reduce sum c_eng # ---------- Run Minimization --------------------- reset_timestep 0 fix 1 all box/relax iso 0.0 vmax 0.001 thermo 10 thermo_style custom step pe lx ly lz press pxx pyy pzz c_eatoms min_style cg minimize 1e-25 1e-25 5000 10000 variable natoms equal "count(all)" variable teng equal "c_eatoms" variable length equal "lx" variable ecoh equal "v_teng/v_natoms“ print "Total energy (eV) = ${teng};" print "Number of atoms = ${natoms};" print "Lattice constant (Angstoms) = ${length};" print "Cohesive energy (eV) = ${ecoh};" print "All done!"

OpenFOAM

Lid-driven cavity flow Pre-processing Viewing the mesh Running an application Post-processing Increasing the mesh resolution Introducing mesh grading Increasing the Reynolds number High Reynolds number flow Changing the case geometry Post-processing the modified geometry

下步计划： 软件学习方面：先做完OpenFOAM的三个例子，学习其UserGuide。学习LAMMPS手册，掌握常用命令的含义及用法。理论学习方面：阅读文章：A computational framework for coupled modelling of three-phase systems with soluble surfactants 阅读OpenFOAM的相关论文

DEM 理论

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