
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

多尺度异构计算的机遇与挑战

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。

国产自主化DEMms软件
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
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

基于正交规则网格的流体求解优化

多相系统多过程耦合

基于异构超算的多尺度模拟
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

基于颗粒分布的异构计算

动态负载均衡方法

中科院过程所联合实验室

应用实例 - 制药胶囊模拟

应用实例 - 制药药粉混合


应用实例 - 烟丝气力输送

应用实例 - 滚筒搅混器优化

冶金竖炉显热回收

固定床反应器

基于催化剂形状调控床层结构

化工各级DMTO反应器颗粒尺度模拟

DMTO反应器积碳全过程模拟

宽筛分颗粒反应器结构优化和放大

化工搅拌釜系统

旋风分离气液固三相系统



