Ansys Rocky助力擴(kuò)展和增強(qiáng)多物理場(chǎng)仿真

試想一下，巖石、糖果和藥片之間有什么共同之處呢？首先，它們都是離散固體。其次，我們還可使用Rocky DEM對(duì)它們的動(dòng)態(tài)行為和相互作用進(jìn)行仿真。

現(xiàn)在來(lái)?yè)Q個(gè)思路，在工程機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，如果想要了解與所需任意形狀的粒子運(yùn)動(dòng)相關(guān)的產(chǎn)品質(zhì)量、操作效率和設(shè)備性能，其復(fù)雜性不容小覷。與此同時(shí)，在用于顆粒混合、分離、分類、粉碎、分散和運(yùn)輸?shù)臋C(jī)器中，如果想要預(yù)測(cè)數(shù)千乃至數(shù)百萬(wàn)個(gè)粒子之間的相互碰撞產(chǎn)生的相互作用，會(huì)需要巨大量級(jí)的洞察能力。

同樣地，當(dāng)通過(guò)傳送帶和螺旋輸送器傳送生物質(zhì)、礫石和散裝材料時(shí)；通過(guò)機(jī)械方式在田地中播撒種子時(shí)；包裝藥片和藥丸時(shí)；傳送零食將其進(jìn)行統(tǒng)一封裝時(shí)；用真空吸塵器清理碎片時(shí)；或者攪拌混合并壓實(shí)粉末時(shí)，涉及的相互作用都極為復(fù)雜。而憑借Rocky DEM仿真，上述所有應(yīng)用和問(wèn)題都能迎刃而解。

離散單元法（DEM）是一種計(jì)算建模方法，可用于仿真顆粒和不連續(xù)/非均勻顆粒的行為。Rocky是一款領(lǐng)先的DEM軟件包，它結(jié)合了多個(gè)圖形處理單元（GPU）卡的強(qiáng)大處理功能，以加速顆粒動(dòng)力學(xué)仿真，這有助于用戶在更短的時(shí)間內(nèi)處理更大容量的數(shù)據(jù)。

Oracle云架構(gòu)（OCI）和NVIDIA近期使用Ansys Rocky DEM軟件在OCI裸機(jī)圖形處理單元（GPU）模型上，對(duì)2億個(gè)顆粒分析進(jìn)行了以前難以想象的仿真，這便是良好例證。

與顆粒、流體和結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合

通過(guò)收購(gòu)由南美長(zhǎng)期渠道合作伙伴工程仿真和科學(xué)軟件（ESSS）運(yùn)營(yíng)的工程仿真和科學(xué)軟件Rocky DEM，S.L.，Ansys產(chǎn)品組合中再添一員——Rocky DEM。在此前的近兩年時(shí)間里，Rocky作為Ansys的合作伙伴產(chǎn)品（即Ansys Rocky），已經(jīng)集成到Ansys旗艦軟件中。但是，此次收購(gòu)將推動(dòng)更深層次的集成。例如，將Rocky整合到Ansys產(chǎn)品組合中，將促進(jìn)在Ansys技術(shù)產(chǎn)品組合中形成長(zhǎng)期協(xié)同效應(yīng)，而這在其它情況下難以實(shí)現(xiàn)，比如可以把Rocky納入PyAnsys框架。

目前，Rocky已被集成到Ansys Workbench環(huán)境中，使其能夠與Ansys Fluent和Ansys Mechanical進(jìn)行耦合，以便分別用于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）仿真和有限元分析（FEA）仿真。Fluent耦合能夠執(zhí)行多物理場(chǎng)建模，以仿真流體流動(dòng)與顆粒流動(dòng)之間如何相互作用。Rocky DEM可以與Mechanical進(jìn)行耦合，以仿真破損或多體動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響。此外，Rocky還可與Ansys Motion進(jìn)行耦合，當(dāng)結(jié)合CFD和/或FEA耦合時(shí)，其可以靈活全面地仿真涉及散體材料運(yùn)動(dòng)的全機(jī)械系統(tǒng)。

這種集成能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)眾多情景進(jìn)行仿真，比如，在咖啡研磨機(jī)中研磨咖啡豆、在巧克力表面涂上糖果外層、雨點(diǎn)滴落在擋風(fēng)玻璃上、雪地摩托行駛在剛下過(guò)雪的路面上、或者灰塵和仿麻織物對(duì)電器的潛在影響等，不一而足。例如，Sub-Zero采用Rocky定義并表示相關(guān)的氣載污垢，以模擬它們?nèi)绾斡绊懕涞膿Q熱器效率。通過(guò)使用虛擬鍵連接的球體-圓柱單元，Rocky的內(nèi)置功能可以逼真地對(duì)纖維材料進(jìn)行建模。

換熱器的Ansys Fluent速度仿真結(jié)果

圖片底部：由Ansys Rocky預(yù)測(cè)的顆粒沉積

此外，Rocky還可與Ansys Maxwell和Ansys EMA3D Charge進(jìn)行耦合，以研究受電磁（EM）場(chǎng)影響的帶電粒子。由EM求解器計(jì)算出的磁場(chǎng)，將作為點(diǎn)云被導(dǎo)入到Rocky中。

同時(shí)，借助Ansys optiSLang流程集成與設(shè)計(jì)優(yōu)化軟件，現(xiàn)有的集成還可以執(zhí)行設(shè)計(jì)優(yōu)化分析。

審核編輯：劉清