积鼎多尺度离散模拟软件DEMms_国产化DEMms软件

积鼎多尺度离散模拟软件DEMms

积鼎国产自主化DEMms软件，由中科院过程所自主开发，投入工程应用十余年，完成工业级项目近百项；可处理非球形和变形等复杂颗粒，以及多相传递反应耦合等复杂过程；可实现万核以上大规模异构并行计算，计算颗粒数可超十亿级，对应的物理颗粒数超万亿级。

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颗粒体系广泛存在

超过50%的工业产品为颗粒类物质，但现有宏观模型预测精度不高→离散模拟。

工业尺度颗粒体系模拟的挑战 icon

反应器模拟需求

催化剂行为

· 粒径分布

· 停留时间
长时间过程
· 积碳
· 结焦
· 磨损

多尺度异构计算的机遇与挑战 icon

离散元方法

离散元方法（Discrete Element Method，简称 DEM）

1971年，由Cundall博士提出了离散元方法，用于拟非连续介质动力力学及相关行为的数值计算方法
· Lagrange体系下的求解牛顿第二定律
· 对体系内每个离散单元进行动力学模拟。

研究对象：煤炭、矿石、土壤、岩石、骨料、药片、粉末等等符合散体物料特性的介质。

国产自主化DEMms软件 icon

开发：由中科院过程所自主开发，投入工程应用十余年，完成工业级项目近百项。

功能：可处理非球形和变形等复杂颗粒，以及多相传递反应耦合等复杂过程。

性能：可实现万核以上大规模异构并行计算，计算颗粒数可超十亿级，对应的物理颗粒数超万亿级。

优势：计算规模与并行效率显著高于同类型主流商业软件，具备长时间或准实时模拟多相流工业设备的能力。

软件优势

非规则颗粒处理

基于介尺度结构的粗粒化 icon

在保证模拟精度的同时极大地减小计算量

粗粒化精度验证

宽粒径分布

内存使用量降低一个量级，计算速度提高30%

多相流计算

DEMms作为固相求解器
与其他方法、软件耦合计算气固、液固、气液固体系
· 颗粒轨道法（DPM）
· 有限体积法（FVM）

· 格子玻尔兹曼法（LBM）

· 浸入边界法（IBM）
· Fluent
· OpenFOAM

基于正交规则网格的流体求解优化 icon

多相系统多过程耦合

基于异构超算的多尺度模拟 icon

EMMS范式：模型、算法和计算硬件逻辑和结构的一致性提高精度和效率。

基于设备结构的贴体并行算法 icon

基于颗粒分布的异构计算 icon

问题

原因：通信<<计算
结果：异构硬件通信损耗大。

方案

颗粒：通常为内多外少的分布

思路：内部颗粒计算掩盖外部颗粒通信。

效果

可以达到通信带宽理论峰值；

整体计算速度提高15%以上。

动态负载均衡方法

综合考虑颗粒与流体分布的负载均衡

动态负载均衡性能提升

中科院过程所联合实验室 icon

复杂多相系统数字孪生实验室
·上海积鼎信息科技有限公司与中国科学院过程工程研究所介科学研究部共建“复杂多相系统数字孪生实验室。
· 联合实验室致力于面向国家重大需求，针对复杂多相流体系统、复杂颗粒系统模拟及仿真，基于自主化介科学多尺度模拟工业软件，结合产业需求和研究成果，共同助推科技创新及产业发展。