利用PFC3D模拟颗粒搅拌运动

颗粒物质被视为传统固体、液体和气体之外的第四态物质, 激起高度关注和大量研究. 其中颗粒物料的堆积、堵塞、密集流动、混合分离等是备受关注的热点和难点问题。颗粒物质混合是工业生产中常见的过程, 广泛地应用在制药、化工、能源等领域。

本算例采用离散单元法的数值模拟手段。对方形罐体内同属性的分区颗粒混合过程进行模拟研究。可以利用本算例分析仿真系统内单颗粒运动、颗粒群宏观矢量运动规律与特征、搅拌设备所受荷载等参量。

方形罐体和搅拌叶片如下图所示（为减小计算成本，对搅拌叶片进行了简化）,算例比较简单，读者可以在其基础上增加模型复杂性。

模型的建模过程如下：

首先在罐体内生成球颗粒，并在自重作用下平衡。颗粒之间采用赫兹接触模型。

生成搅拌叶片，并删除与叶片相交的球颗粒。为增加显示效果，将颗粒划分成了四组。

为叶片指定旋转的角速度。搅拌过程如下所示。

搅拌过程中叶片所受力矩如下所示：

 

模型全部完整代码如下：