1.简介

DEM 方法最早由Cundall 等人于1979 年在研究岩石力学问题时提出，随后又被众多的学者用于研究散状物料的运动[1-3]。Tsuji 等人在1992 年首先将其引入稠密流体颗粒系统的研究中对密相气力输送问题进行了模拟[4]，随后又在1993 年将其应用于流化床中并成功模拟出了射流流化床中单个气泡的动态变化过程[5]。在流态化系统DEM 模拟中，颗粒之间的碰撞作用力和位移通过追踪其中每个颗粒的运动来计算。颗粒动态运动过程的模拟是通过交替对颗粒应用牛顿第二定律和在颗粒接触点处应用应力-应变关系来完成的。根据颗粒接触点间的应力-应变关系可以通过颗粒之间的变形计算颗粒的受力，根据牛顿第二定律则可以通过颗粒所受的作用力计算颗粒的加速度、速度及运动位移。由此可见，DEM 的实施过程中至少应该包括以下三个步骤：首先，判断颗粒是否发生碰撞；其次，如果发生碰撞，计算颗粒受到的碰撞作用力；最后，计算颗粒在包括流体作用力、颗粒碰撞作用力等力的共同作用下的速度、位移等物理量.

2 应用领域

采矿

矿石处理

制药

石油

农业与食品工程

化学工程

3 离散单元方法当前的问题

1）计算量大

2）并行开发困难

3）非结构化网格实现困难

4）复杂几何作用的判定

5）非球形颗粒的碰撞问题

[1]杨全文.离散元法干颗粒接触模型研究及微机可视化程序设计[D].北京：中国农业大学, 2001.

[2] Gyenis J, Ulbert Z, Szepvolgyi J, Tsuji Y. Discrete particle simulation of flow regimes in bulk solids mixing and conveying. Powder Technology [J]. 1999, 104(3): 248-257.

[3] Cheng Y F, Guo S J, Lai H Y. Dynamic simulation of random packing of spherical particles. Powder Technology [J]. 2000, 107(1): 123-130.

[4] Tsuji Y, Tanaka T, Ishida T. Lagrangian numerical simulation of plug flow of cohesionless particles in a horizontal pipe. Powder Technology [J]. 1992, 71: 239-250.

[5] Tsuji, Kawaguchi T, Tanaka T. Discrete particle simulation of two-dimensional fluidized bed. Powder Technology [J]. 1993, 77(1): 79-87.

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