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多尺度離散模擬軟件DEMms

DEMms是由中國科學(xué)院過程工程研究所研發(fā)的一款面向顆粒、散料和多相體系大規(guī)模模擬的科研與工程軟件。該軟件能高效利用CPU、GPU等多種計(jì)算資源并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模異構(gòu)并行計(jì)算，適應(yīng)復(fù)雜的顆粒與設(shè)備形狀和物性。軟件耦合了獨(dú)特的顆粒粗粒化模型與流固耦合方法，能高效對接多種開源流動求解器，具備長時(shí)間或準(zhǔn)實(shí)時(shí)模擬寬粒徑分布和反應(yīng)-傳遞耦合的工業(yè)過程的能力，為虛擬工廠和高水平數(shù)字李生的建立提供有力手段。

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特色功能

大規(guī)模顆粒模擬能力

支持上萬CPU核心并行計(jì)算，效率>45%

支持GPU加速計(jì)算，每秒粒子更新數(shù)>10^8

計(jì)算顆粒數(shù)>10^9，可處理物理顆粒數(shù)>10^14

豐富的復(fù)雜體系處理功能

復(fù)雜顆粒與設(shè)備模擬

傳質(zhì)、傳熱和反應(yīng)過程模擬

豐富的流體求解器接口大規(guī)模顆粒模擬能力

靈活的軟件應(yīng)用模式

自主知識產(chǎn)權(quán)，可提供顆粒作用與形狀、多相流等專用功能定制

支持OpenFOAM、Solidworks、ICEM 等多種軟件接口

典型應(yīng)用

方錐形旋轉(zhuǎn)混合器結(jié)構(gòu)優(yōu)化模擬

DEMms可用于研究增強(qiáng)物料軸向混合能力的機(jī)制。通過高分辨率時(shí)空數(shù)據(jù)提取及深入集成混合性能指標(biāo)，全面了解物料混合信息、制定提高物料軸向混合能力的方式，并可通過多次數(shù)值試驗(yàn)優(yōu)化擋板構(gòu)型、個(gè)數(shù)、尺寸等參數(shù)，有效提升方錐形旋轉(zhuǎn)混合器的綜合效能。

寶鋼BSSF滾筒法鋼渣處理工藝模擬

粒徑較小的鋼渣從滾筒中部加入，與滾筒內(nèi)部的大粒徑鋼球混合，以實(shí)現(xiàn)鋼渣的冷卻和研磨。DEMms可預(yù)測運(yùn)行穩(wěn)定時(shí)不同操作條件下滾筒內(nèi)鋼渣的貯存量，用于指導(dǎo)滾筒轉(zhuǎn)速的設(shè)置，以保證工藝的連續(xù)操作。

氣固循環(huán)流化床全回路模擬

DEMms使用雙層區(qū)域分解策略實(shí)現(xiàn)貼體GPU并行技術(shù)，動態(tài)均衡分配氣相、固相計(jì)算載荷，大幅提高了全回路計(jì)算對多個(gè)復(fù)雜組件的適應(yīng)度和能效性。軟件在物理模型跨多相流域、高精度計(jì)算非規(guī)則幾何構(gòu)體等方面表現(xiàn)出優(yōu)勢。

氣固流化床設(shè)計(jì)優(yōu)化模擬

DEMms在CPU-GPU氣固流動離散模擬的基礎(chǔ)上，采用GPU加速計(jì)算氣固相間作用和反應(yīng)、粗?；夹g(shù)加速計(jì)算顆粒間作用，大幅提高了離散模擬方法的時(shí)空尺度，從而滿足氣固流化床的設(shè)計(jì)優(yōu)化需求。

燒結(jié)布料偏析調(diào)控

燒結(jié)礦的粒度偏析嚴(yán)重影響生產(chǎn)過程，采用DEMms可以模擬優(yōu)化反射板底部的磁場排布，有效調(diào)控?zé)Y(jié)礦的偏析行為，從而提高生產(chǎn)質(zhì)量。

滾筒混合器結(jié)構(gòu)優(yōu)化

傳統(tǒng)滾筒軸向混合性能較差，采用DEMms可以模擬優(yōu)化滾筒內(nèi)部擋板設(shè)置，增強(qiáng)顆粒徑向拋撒與軸向?qū)Я髯饔?，顯著提高軸向混合效率，減少系統(tǒng)能耗。

膠囊形顆粒精確模擬

DEMms可以精確模擬膠囊形顆粒，獲得長徑比和密度分布對其混合行為的影響，為調(diào)控和優(yōu)化該類顆粒的混合過程提供支撐。

MTO反應(yīng)器催化劑尺度長時(shí)間模擬

DEMms可實(shí)現(xiàn)在催化劑尺度模擬MTO中試反應(yīng)器8小時(shí)反應(yīng)過程，可獲得催化劑積碳完整過程，從而為調(diào)控催化劑積碳分布、進(jìn)而優(yōu)化MTO反應(yīng)器操作提供支撐。

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