CFD-DEM couplingIn the case of mode

CFD-DEM coupling
In the case of modelling of multiphase flows it is necessary to simulate movement of discrete particles in fluid environment, for example in airflow. Coupling of DEM and CFD methods are usually used for such calculations: particle movement, particle-particle and particle-wall interactions are simulated with DEM methods, while CFD is used to calculate flow of the fluid phase. Within this contribution a coupling module for DEM simulation system MUSEN and CFD software Ansys FLUENT is to be developed.
Conceptually the main functions of such coupling module are:
 Data transfer between two simulation environments
 Calculation of mutual influence of solid and fluid phases
To implement coupling between two systems following main tasks should be solved:
 Assure both simulators have API to extract data during simulation and adjust simulation parameters
 Select time interval when data exchange should take place. Since the time interval affects the accuracy, there should be a possibility to define it within user interface
 Implement the coupling module, which calculates interaction forces and adjusts simulation parameters, considering state of both simulation systems
 Since simulators may work with different performance, coupling module should take care of synchronization between them
The coupling module was developed as windows DLL library and according to its main functions consists of two primary parts: transport and calculation sub-modules.
Transport sub-module provides data exchange between coupling and simulation systems and has following features:
 Provides interfaces for MUSEN and FLUENT
 Uses remote procedure call (RPC) module to allow mutual call of functions between the coupling and simulation systems
 Implements data exchange over TCP protocol using nanomsg library [5]. It provides a potentially possibility to perform DEM and CFD parts of modeling on separate remote computers
 Provides synchronization mechanisms
The calculation sub-module assumes data processing according to the current state of both simulation systems and applies new calculated parameters to particles and fluids. This module operates with discretized simulation space which is split on small space cells. Among its main features can be distinguished:
 Methods to set and get particular properties of particles and flows
 Functions to find cell in discretized space by coordinates. This method is highly optimizable: current implementation works with O(N) performance, while O(log N) can be reached (where N is number of cells in simulation volume) using structures like AABB trees
 Possibility to calculate porosity for each cell. Cell boundaries have complex shape and calculating of all possible intersections of sphere and cell borders is processor intensive. A representation of particles as a set of small cubes, which can belong to only one cell, is used to increase computational performance.

Результаты (русский) 1:

CFD-DEM муфтаВ случае моделирования многофазных потоков необходимо имитировать движение дискретных частиц в жидкости среде, например в воздушный поток. Сцепка DEM и CFD методы обычно используются для таких расчетов: движение, частицы частиц и частиц стены взаимодействия частиц моделируются с помощью методов DEM, в то время как CFD используется для расчета потока жидкой фазы. В рамках этого взноса модуль сопряжения для DEM моделирования системы MUSEN и CFD программного обеспечения Ansys FLUENT является разработать. Концептуально основные функции такой модуль сопряжения являются: Передача данных между двумя средами моделирования Расчет взаимного влияния твердых и жидких фазОсуществлять связь между двумя системами, следующие основные задачи должны быть решены: Обеспечить оба тренажеры имеют API для извлечения данных во время моделирования и настройки параметров моделирования Выберите временной интервал, когда обмен данными должен иметь место. Поскольку интервал времени влияет на точность, должна быть возможность определить его в пользовательском интерфейсе  Реализовать модуль сопряжения, который вычисляет взаимодействие сил и настраивает параметры моделирования, учитывая состояние обеих систем моделирования Поскольку тренажеры могут работать с различной производительности модуля сопряжения должен заботиться о синхронизации между нимиМодуль сопряжения был разработан в качестве библиотеки DLL windows и согласно ее основных функций, состоит из двух основных частей: транспорт и расчет подмодулей. Транспортный суб модуль обеспечивает обмен данными между системами связи и моделирования и имеет следующие особенности: Предоставляет интерфейсы для MUSEN и свободно Использование удаленных процедур вызова (RPC) модуль для взаимного вызова функций между системами связи и моделирования Реализует обмен данными по протоколу TCP с использованием библиотеки nanomsg [5]. Она обеспечивает потенциально возможность выполнения DEM и CFD части моделирования на разных удаленных компьютерах Обеспечивает механизмы синхронизацииСуб модуль расчета предполагает обработки данных в зависимости от текущего состояния обеих систем моделирования и применяет новые вычисляемые параметры частиц и жидкостей. Этот модуль работает с дискретизированным моделирования пространство, которое делится на небольшом пространстве клетки. Среди основных особенностей можно выделить: Методы для задания и получения определенных свойств частиц и потоков Функции найти ячейку в дискретизированное пространстве координат. Этот метод является весьма оптимизируемыми: Текущая реализация работает с O(N) производительностью, а O (log N) (где N — число клеток в объеме моделирования) с использованием структур как AABB деревья Возможность расчета пористости для каждой ячейки. Границы ячейки имеют сложную форму и расчет всех возможных пересечений сферы и границ ячеек является процессор интенсивной. Представление частиц как набор мелких кубиков, которые могут принадлежать только одной ячейке, используется для увеличения вычислительной мощности.

Результаты (русский) 2:

CFD-ДЭМ муфта
В случае моделирования многофазных потоков необходимо имитировать движение отдельных частиц в среде жидкости, например , в воздушном потоке. Взаимодействие DEM и CFD методы обычно используются для таких расчетов: движения частиц, частица-частица и частица-взаимодействие со стенками моделируются с DEM методами, в то время как CFD используется для расчета потока жидкой фазы. . В рамках этого вклада модуль связи для системы DEM моделирования MUSEN и программного обеспечения CFD Ansys FLUENT должен быть разработан
Концептуально основные функции модуля такие сочетания являются:
передача  данных между двумя средами моделирования
 Расчет взаимного влияния твердых и жидких фаз
Для реализации Связь между двумя системами следующих основных задач должны быть решены:
 Убедите оба имитаторы имеют API для извлечения данных в процессе моделирования и настройки параметров моделирования
 Выберите интервал времени , когда обмен данными должен происходить. Так как интервал времени влияет на точность, должна быть возможность определить его в пользовательском интерфейсе
 Реализовать соединительный модуль, который вычисляет силы взаимодействия и подстраивает параметры моделирования, принимая во внимание состояние обеих систем моделирования
 Так как имитаторы могут работать с различной производительностью, муфты модуль должен заботиться о синхронизации между ними
соединительный модуль был разработан в качестве библиотеки Windows DLL и в соответствии с ее основными функциями состоит из двух основных частей: транспорта и расчет подмодули.
Транспорт суб-модуль обеспечивает обмен данными между соединительными и имитационных систем и имеет следующие функции:
 Обеспечивает интерфейсы для MUSEN и FLUENT
 использует удаленный вызов процедур (RPC) модуль для обеспечения взаимного вызова функций между соединительными и имитационных систем
 Осуществляет обмен данными по протоколу TCP с использованием библиотеки nanomsg [5]. Она обеспечивает потенциально возможность осуществлять DEM и CFD части моделирования на отдельных удаленных компьютерах
 Обеспечивает механизмы синхронизации
Расчет подмодуль предполагает обработку данных в соответствии с текущим состоянием обеих систем моделирования и применяет новые расчетные параметры частиц и жидкостей. Этот модуль работает с дискретизованной моделирования пространства , которое разделяется на небольших ячеек пространства. Среди его основных особенностей можно выделить:
 методы для установки и получения конкретных свойств частиц и потоков
 функции , чтобы найти ячейку в дискретизованной пространстве по координатам. Этот метод является весьма оптимизируемыми: текущая реализация работает с O (N) производительности, в то время как O (журнал N) может быть достигнуто (где N это количество клеток в объеме моделирования) с использованием таких структур , как AABB деревьев
 Возможность расчета пористости для каждой ячейки. Границы ячеек имеют сложную форму и расчета всех возможных пересечений сферы и границ ячеек является процессор интенсивно. Представление частиц в виде множества маленьких кубиков, которые могут принадлежать только к одной ячейке, используется для увеличения вычислительной производительности.