CFDEM 介绍和使用指南
文章目录
- CFDEM 介绍和使用指南
- 什么是CFDEM？
- 安装CFDEM
- 系统要求
- 安装步骤
- 基本使用
- 1. 准备案例
- 2. 运行模拟
- 3. 参数设置
- 常见应用案例
- 后处理
- 常见问题解决
- 学习资源
CFDEM 介绍和使用指南
什么是CFDEM？
CFDEM 是一个开源的计算流体动力学-离散元方法(CFD-DEM)耦合框架，用于模拟颗粒-流体系统的相互作用。它将基于连续介质的CFD方法与基于离散颗粒的DEM方法相结合，广泛应用于化工、制药、能源、矿业等领域。
CFDEM 主要由以下组件构成：
- LIGGGHTS：基于LAMMPS的DEM求解器
- OpenFOAM：开源CFD工具箱
- CFDEMcoupling：连接DEM和CFD的耦合库
安装CFDEM
系统要求
- Linux操作系统(推荐Ubuntu)
- 至少8GB RAM(复杂模拟需要更多)
- 多核CPU
- 可选：GPU加速
安装步骤
- 下载安装脚本：
wget https://raw.githubusercontent.com/CFDEMproject/CFDEMcoupling-PUBLIC/master/install.sh
- 运行安装脚本：
chmod +x install.sh
./install.sh
-
按照提示选择安装选项和版本
-
设置环境变量(通常脚本会自动完成)：
source ~/.bashrc
基本使用
1. 准备案例
CFDEM提供了一些示例案例，可以从GitHub克隆：
git clone https://github.com/CFDEMproject/CFDEMcoupling-PUBLIC.git
cd CFDEMcoupling-PUBLIC/tutorials/
2. 运行模拟
典型的运行流程：
# 进入案例目录
cd yourCaseDirectory# 清理旧结果(可选)
./clean.sh# 生成网格
./mesh.sh# 运行模拟
./run.sh
3. 参数设置
主要配置文件：
DEM/in.liggghts_init- DEM颗粒初始化设置DEM/in.liggghts_run- DEM运行参数CFD/system/controlDict- CFD求解器控制参数CFD/system/couplingProperties- 耦合参数设置
常见应用案例
- 流化床模拟：
cd CFDEMcoupling-PUBLIC/tutorials/fluidizedBed
- 颗粒混合：
cd CFDEMcoupling-PUBLIC/tutorials/mixing
- 颗粒输送：
cd CFDEMcoupling-PUBLIC/tutorials/conveyor
后处理
CFDEM模拟结果可以使用以下工具进行后处理：
- ParaView：可视化流体和颗粒场
- LIGGGHTS后处理工具：分析颗粒数据
- Python脚本：使用PyFoam或自己编写脚本处理数据
常见问题解决
-
耦合不稳定：
- 减小时间步长
- 调整松弛因子
- 检查网格质量
-
颗粒穿透：
- 减小DEM时间步长
- 增加颗粒刚度
- 检查接触模型参数
-
性能优化：
- 使用并行计算
- 调整域分解
- 考虑使用GPU加速
学习资源
- 官方文档：https://www.cfdem.com/
- GitHub仓库：https://github.com/CFDEMproject
- 论坛支持：https://www.cfdem.com/forum
CFDEM是一个强大的工具，但学习曲线较陡。建议从简单案例开始，逐步掌握其使用方法。