Ansys Rocky simulează rapid și precis dinamica materialelor granulare și discontinue constituite din particule de forme complexe și/sau dimensiuni diferite (https://www.inas.ro/en/rocky-dem).
- Simulează experimente la scară reală
Capacitatea de calcul de înaltă performanță (HPC) a lui Rocky permite simularea rapidă a unui număr mare de particule de dimensiuni și forme reale, utilizând memorie redusă.
- Modelare realistă
Se poate modifica o formă predefinită, se poate scana un obiect 3D real sau se poate crea și apoi importa o formă proprie. Apoi se definește comportamentul ca fiind rigid sau flexibil, lipicios sau uscat, casant și așa mai departe.
- Rezolvă probleme deosebite
Ansys Rocky oferă o manieră deosebită de reprezentare a formelor de particule specifice care este esențială pentru o simulare realistă a echipamentelor de manipulare a materialelor în format vrac.
Capacități de soluționare multi-GPU
Mai multe capabilități diferențiază Ansys Rocky de alte programe software de simulare a particulelor: capacitățile sale de procesare multi-GPU, formele diverse de particule, capacitatea de a simula ruperea particulelor fără pierderi de masă sau volum, vizualizarea reducerii suprafeței limită datorită uzurii și multe altele.
Doar în Rocky puteți combina puterea de procesare a mai multor plăci GPU (Graphics Processing Unit) pentru a accelera simulările, permițându-vă să lucrați cu volume mari de date într-un timp scurt. Capacitatea unică a lui Ansys Rocky de a utiliza una sau mai multe plăci GPU pe aceeași placă de bază accelerează foarte mult timpul de calcul și permite, de asemenea, simulări pe scară largă care implică zeci de milioane de particule (https://www.inas.ro/en/rocky-dem).
Cum functioneazã?
Simulările DEM (Discrete Element Method) la scară largă cu milioane de particule utilizează cantități uriașe de memorie hardware. Memoria poate fi destul de costisitoare, iar performanțele de simulare pot varia destul de drastic.
Un singur procesor sau o placă GPU are o cantitate limitată de memorie, iar numărul de particule care poate fi gestionat este încă limitat doar la această memorie. Solverul multi-GPU din Ansys Rocky depășește însă această restricție de memorie prin distribuirea și gestionarea eficientă a memoriei combinate a două sau mai multe plăci GPU într-o singură placă de bază.
Forme diverse de particule
Ansys Rocky vă permite să specificați atât forme de particule rotunde, cât și cu adevărat non-rotunde în cadrul simulărilor. Acesta permite modelarea unor forme precise de particule, cum ar fi corpuri 3D personalizate, carcase 2D și fibre care pot fi făcute rigide sau flexibile.
Se pot amesteca și combina diferite forme, dimensiuni și flexibilități pentru a crea propriile seturi de particule, nu doar sfere tipice sau grupuri de sfere ca în alte programe DEM (https://www.inas.ro/en/rocky-dem).
Fibre – Poate fi configurat și simulat dinamic un număr mare de fibre, luând în calcul diverse comportamente precum flexibilitatea, deformarea și interacțiunea dintre fibre, precum și efectul fluidelor asupra fibrelor prin simulări cuplate cu Ansys Fluent.
Shell – Pot fi realizate obiecte 3D prin îmbinarea suprafețelor bidimensionale pentru a crea un recipient gol cu o grosime care poate fi definită, cum ar fi o sticlă sau o cutie. Deoarece nu conține volum interior, masa unei particule de tip shell este mult mai mică decât o particulă solidă de formă similară. Permite simulări cuplate cu Ansys Fluent.
Solid concav sau convex – Ansys Rocky este capabil să simuleze forme închise 3D întregi sau perforate cu volum interior complet. Permite simulări cuplate cu Ansys Fluent.
Mișcarea complexă și liberă a corpului
Ansys Rocky oferă posibilitatea de a configura mișcări geometrice complexe, permițând definirea mai multor mișcări, cum ar fi: rotație, vibrație, oscilare, zdrobire și mișcări ale corpului liber, precum și combinații ale acestora, după cum se dorește în cadrul simulării.
Deci, indiferent dacă se dorește definirea unor mișcări exacte sau dacă unele componente geometrice se mișcă liber ca răspuns la forțe exterioare, cum ar fi interacțiunea dintre particule sau gravitația, Rocky acoperă toate aceste aspecte. Și în plus, permite să se definească toată această dinamică multi-corp în cadrul programului, astfel încât să nu fie nevoie de o soluție terță.
Modele de rupere
În prezent, două tipuri de modele de rupere sunt disponibile în Ansys Rocky: modelul Ab-T10 și modelul Tavares. Ambele modele păstrează atât masa, cât și volumul.
Modelul de rupere Ab-T10
Ansys Rocky funcționează atât cu un algoritm de subdivizare a particulelor sparte, cât și cu o funcție de probabilitate a energiei de rupere, care se bazează pe un model bine stabilit în industrie (JKMRC Ab-T10).
Acest model de rupere tratează fiecare particulă ca o singură entitate care poate fi divizată instantaneu pe baza forței de rupere și/sau a valorilor energetice definite.
Modelul de rupere Tavares
Modelul de rupere Tavares este o extensie a modelului original de rupere Ab-T10 al lui Rocky. Acesta a fost validat prin testare cu particule unice, iar rezultatele au fost documentate într-o serie de publicații revizuite în ultimii 20 de ani.
Acest model pune accent pe particule fracturate utilizând energie scăzută. Acest caz este relevant pentru simularea unui număr de operații unitare în prelucrarea și manipularea materialelor sub formă de particule, unde particulele sunt adesea supuse unor serii complexe de solicitări.
Modelul de rupere Tavares descrie creșterea progresivă a fisurii asemănătoare crăpăturilor care duce în cele din urmă la ruperea unei particule la solicitări semnificativ mai mici decât cele necesare pentru spargere dintr-o singură încercare (https://www.inas.ro/en/rocky-dem).
Modelarea curgerii fluidului
În Ansys Rocky, există patru metode specifice pentru simularea interacțiunii dintre particule și fluidele din jur (aer, apă, etc.). Acestea sunt prezentate pe scurt în cele ce urmează.
Metoda debitului de aer Lattice Boltzmann
Această metodă determină în ce măsură fluxul de particule și vecinătățile acestora acționează asupra aerului care intră în contact cu ele. Este utilizată metoda Lattice Boltzmann (LBM) pentru calcul și este utilă pentru a determina cât de mult praf ar genera jgheabul de transfer, de exemplu.
În această metodă, fluxul de aer nu afectează mișcarea particulelor ci numai particulele și vecinătățile acestora afectează fluxul de aer.
Metoda Constant One Way
Prima dintre cele două metode unidirecționale, metoda Constant One Way, este utilă în cazurile în care este un domeniu fluid cunoscut, nemodificat și se dorește să se determine cum afectează acesta fluxul de particule fără a fi nevoie să se utilizeze un software CFD separat.
Se poate seta o valoare constantă pentru densitate, viteză, vâscozitate și proprietăți termice (dacă este de interes temperatura), iar Ansys Rocky va utiliza aceste valori pentru a simula domeniul fluid.
Metoda Ansys Fluent One Way Steady State
A doua dintre cele două metode unidirecționale este realizată printr-o cuplare unidirecțională cu Ansys Fluent. În această metodă, o simulare CFD realizată în Fluent calculează câmpurile de viteză și presiune generate de fluid pe măsură ce acesta circulă prin echipamentul studiat.
La sfârșitul unei simulări, sau odată ce starea de echilibru a fost atinsă, datele sunt exportate din Ansys Fluent și importate în Rocky, după care Rocky calculează apoi modul în care fluidul acționează asupra fluxului de particule.
Această metodă este utilă în special pentru simularea efectului apei asupra mișcării particulelor printr-o conductă, de exemplu. Sau, pentru simularea transportului de particule cu densități diferite prin apă într-o curgere asemănătoare nămolului.
În această metodă, particulele nu afectează domeniul fluid dar domeniul fluid afectează mișcarea particulelor.
Metoda Ansys Fluent Two Way
Aceasta metodă este deosebit de utilă pentru simularea fenomenelor complexe, cum ar fi transportul pneumatic, uscarea granulară, fluxul din interiorul morilor de măcinare sau chiar reacțiile chimice dintre particule și fluide.
În această metodă, particulele fac parte din fluxul de fluid și vor interacționa bidirecțional: particulele sunt afectate de alte particule și de fluidul din jurul lor, în timp ce fluxul de fluid este, de asemenea, afectat de acțiunea particulelor (https://www.inas.ro/en/rocky-dem).
Particulele și spectrele energetice de contact
Ansys Rocky permite colectarea și analiza spectrelor energetice ca o alternativă utilă la soluțiile de simulare a fracturilor, deseori complexe din punct de vedere al calculului.
Această capabilitate permite colectarea statisticilor energetice ale coliziunilor dintre particule pentru a prezice rata de rupere și uzură și afișarea grafică a acestora și este adesea utilizată la analiza proceselor continue de măcinare, cum ar fi morile de măcinat.
Spectrele energetice generează rezultate mai rapid prin eliminarea costurilor de calcul induse de necesitatea de a determina și vizualiza fiecare fragment rupt individual.
(https://www.inas.ro/en/rocky-dem)
Modificarea uzurii suprafeței 3D
Rocky poate fi folosit și ca instrument pentru determinarea uzurii abrazive a suprafețelor solide și există două metode pentru a înțelege modul în care se vor comporta diversele echipamente în timp.
O modalitate este de a permite modificarea suprafeței de uzură, care schimbă aspectul fizic al geometriei pe măsură ce simularea progresează.
O a doua modalitate este de a vizualiza un contur de culori afișat pe suprafața de interes.
Modelare termică
Dacă se dorește să se determine modul în care particulele sunt afectate de schimbările de temperatură provocate de încălzirea sau răcirea altor elemente din jurul lor, se poate configura simularea pentru a lua în calcul și proprietățile termice.
Activarea acestora permite simularea transferului conductiv de căldură de la anumite particule la alte particule și de la particule la vecinătatea lor.
Atunci când Ansys Rocky este utilizat cuplat cu Fluent, poate simula de asemenea, transferul convectiv de căldură între particule și fluide.
Complet integrat în Ansys Workbench
Ansys Rocky este complet integrat în platforma Ansys Workbench, permițând inginerilor să efectueze diverse analize cuplate ale simulării particulelor împreună cu alte tipuri de simulări, cum ar fi simulări structurale, CFD și termice. Permite atât cuplare unidirecțională și bidirecțională cu Ansys Fluent cât și cuplare unidirecțională cu Ansys Mechanical, oferind rezultate consistente și precise (https://www.inas.ro/en/rocky-dem).
Aceste capabilități vă ajută să reduceți costurile asociate procesului de proiectare. Permițând conectarea lui Rocky cu alte programe Ansys, platforma Ansys Workbench vă ajută să economisiți timp transferând automat date între programe și actualizând automat proiectele conectate pe baza rezultatelor calculate.
Fiind complet integrat în platforma Ansys Workbench, Rocky vă permite să:
- Perfecționați designul diferitelor piese utilizând Ansys SpaceClaim
- Realizați studii de optimizări utilizând Ansys DesignXplorer
- Efectuați analiza FEA a forțelor particulelor care acționează asupra componentelor geometrice utilizând Ansys Mechanical
- Studiați modul în care acțiunea fluidelor și schimbul de căldură convectivă afectează debitul și temperatura particulelor utilizând Ansys Fluent
În plus, în simulările cuplate bidirectional Rocky-Fluent, fluidul acționează asupra fluxului de particule, în timp ce acesta acționează și el asupra fluidului, luând în considerare impulsul și căldura schimbată între particule și fluid.
Cuplajul Rocky-Fluent este un instrument puternic pentru proiectarea proceselor care implică particule utilizând tehnologia de simulare, permițând astfel inginerilor să analizeze o gamă largă de procese în multe domenii industriale, inclusiv petrol și gaze, agroindustrie, farmacie, minerit și multe altele (https://www.inas.ro/en/rocky-dem).
Sarcinile care rezultă din simulările făcute cu Ansys Rocky sunt transmise către Ansys Mechanical pentru a determina răspunsul structural, fiind un cuplaj unidirecțional. Acest cuplaj permite ca analiza statică, analiza tranzitorie, analiza armonică sau analiza de oboseală să fie realizate pentru diverse echipamente folosind date rezultate din Rocky.
Prezentă pe piața de profil din România încă din anul 1991, INAS S.A. este astăzi furnizor principal de soluții CAD/CAM/CAE/PLM/IoT/AR și servicii conexe, pentru industria românească. Încă de la înființare, INAS s-a remarcat prin orientarea constantă către client și prin preocuparea de a introduce pe piață produse software complete și inovative care să răspundă celor mai exigente cerințe ale utilizatorilor săi.
Având și o bogată experiență practică, acumulată ca urmare a colaborărilor cu parteneri de prestigiu atât din industria românească cât și din străinătate, specialiștii INAS furnizează consultanță tehnică de specialitate în domeniul ingineresc, respectiv servicii de proiectare și analiză, pentru o gamă largă de domenii industriale, de la construcția de autovehicule și mașini grele la industria nucleară și apărare.
Pentru informații suplimentare, contactați echipa la office@inas.ro.