颗粒动力学新飞跃：Ansys Rocky赋能多物理场仿真

本文原刊登于Ansys Blog：《Ansys Adds Rocky DEM to the Mix, Extending and Enhancing Multiphysics Simulation to Include Particle Dynamics》

作者：Pedro Afonso | Ansys颗粒动力学产品经理

试想一下，岩石、糖果和药片之间有什么共同之处呢？首先，它们都是离散固体。其次，我们还可使用Rocky DEM对它们的动态行为和相互作用进行仿真。

现在来换个思路，在工程机械系统的设计中，如果想要了解与所需任意形状的粒子运动相关的产品质量、操作效率和设备性能，其复杂性不容小觑。与此同时，在用于颗粒混合、分离、分类、粉碎、分散和运输的机器中，如果想要预测数千乃至数百万个粒子之间的相互碰撞产生的相互作用，会需要巨大量级的洞察能力。

同样地，当通过传送带和螺旋输送器传送生物质、砾石和散装材料时；通过机械方式在田地中播撒种子时；包装药片和药丸时；传送零食将其进行统一封装时；用真空吸尘器清理碎片时；或者搅拌混合并压实粉末时，涉及的相互作用都极为复杂。而凭借Rocky DEM仿真，上述所有应用和问题都能迎刃而解。

离散单元法（DEM）是一种计算建模方法，可用于仿真颗粒和不连续/非均匀颗粒的行为。Rocky是一款领先的DEM软件包，它结合了多个图形处理单元（GPU）卡的强大处理功能，以加速颗粒动力学仿真，这有助于用户在更短的时间内处理更大容量的数据。

Oracle云架构（OCI）和NVIDIA近期使用Ansys Rocky DEM软件在OCI裸机图形处理单元（GPU）模型上，对2亿个颗粒分析进行了以前难以想象的仿真，这便是良好例证。

与颗粒、流体和结构进行组合

通过收购由南美长期渠道合作伙伴工程仿真和科学软件（ESSS）运营的工程仿真和科学软件Rocky DEM，S.L.，Ansys产品组合中再添一员——Rocky DEM。在此前的近两年时间里，Rocky作为Ansys的合作伙伴产品（即Ansys Rocky），已经集成到Ansys旗舰软件中。但是，此次收购将推动更深层次的集成。例如，将Rocky整合到Ansys产品组合中，将促进在Ansys技术产品组合中形成长期协同效应，而这在其它情况下难以实现，比如可以把Rocky纳入PyAnsys框架。

目前，Rocky已被集成到Ansys Workbench环境中，使其能够与Ansys Fluent和Ansys Mechanical进行耦合，以便分别用于计算流体动力学（CFD）仿真和有限元分析（FEA）仿真。Fluent耦合能够执行多物理场建模，以仿真流体流动与颗粒流动之间如何相互作用。Rocky DEM可以与Mechanical进行耦合，以仿真破损或多体动力学运动对结构应力的影响。此外，Rocky还可与Ansys Motion进行耦合，当结合CFD和/或FEA耦合时，其可以灵活全面地仿真涉及散体材料运动的全机械系统。

这种集成能够实现对众多情景进行仿真，比如，在咖啡研磨机中研磨咖啡豆、在巧克力表面涂上糖果外层、雨点滴落在挡风玻璃上、雪地摩托行驶在刚下过雪的路面上、或者灰尘和仿麻织物对电器的潜在影响等，不一而足。例如，Sub-Zero采用Rocky定义并表示相关的气载污垢，以模拟它们如何影响冰箱的换热器效率。通过使用虚拟键连接的球体-圆柱单元，Rocky的内置功能可以逼真地对纤维材料进行建模。

此外，Rocky还可与Ansys Maxwell和Ansys EMA3D Charge进行耦合，以研究受电磁（EM）场影响的带电粒子。由EM求解器计算出的磁场，将作为点云被导入到Rocky中。

同时，借助Ansys optiSLang流程集成与设计优化软件，现有的集成还可以执行设计优化分析。