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SimPARTICLE 简介 Product Introduction

SimPARTICLE 采用无网格Lagrange粒子法,现已开发光滑粒子动力学模块(SPH)和离散单元模块(DEM)。相对于传统网格类方法(如有限元法、有限体积法和有限差分法)来说,SimPARTICLE既能精细捕捉界面扩散、物质掺混、结构大变形/裂纹扩展、材料破碎等复杂工程问题,又能显著降低网格剖分等前处理难度和工作量;SimPARTICLE直接采用GPU并行加速算法,具有优异的并行计算效率,可以在工作站环境下实现数亿至数十亿规模的粒子群高效并行计算。

SimPARTICLE适用于快速求解自由表面流、流固耦合、颗粒系统堆积/流动/压制、传热流、爆炸冲击、激光增材制造等复杂多相/多介质力学问题,可广泛应用于环境工程/城市应急/水利、船舶与海洋工程、航空航天、汽车/交通、先进制造/机械/化工等技术领域。

典型应用场景包括:山体滑坡、泥石流、溃坝、城市内涝;船舶水动力学与冲击动力学设计(耐波性/操纵性/甲板上浪等)、海洋平台冲击动力学设计、水下爆炸;汽车涉水、雨天行车与雨刮性能仿真;水上飞机气动/水动力学设计、飞机鸟击与冲击动力学仿真;爆炸焊接、齿轮传动/润滑、铸造/浇铸等;金属3D打印等。

无网格/Lagrange特性 GPU并行 自适应加密 多介质多场耦合分析

TF-Particle-案例演示

主要功能

SimPARTICLE的SPH模块开发了核函数梯度修正模型,在保留传统SPH方法技术优点的同时,将数值格式精度提高至二阶,并可拓展至高阶(即DFPM,解耦有限粒子方法/模型),从而获得光滑、准确的物理场分布特征。同时,SimPARTICLE 通过粒子自适应方法,进一步提升数值计算结果的准确和精度;利用复杂边界处理算法和耗散处理模型,防止粒子出现非物理穿透和高频振荡,提升数值稳定性。

  • 01 刚体下落过程

  • 02 颗粒沉降过程

  • 03 金属喷涂和激光焊熔

多种颗粒间作用力模型

DEM模块为用户提供了多种颗粒间作用力模型,包括接触力、范德华力、液桥力、颗粒粘结模型及微细粘性颗粒刚度缩放方法。( 上图为DEM模块采用弹性链球模型模拟弹性网结构)

支持复杂几何形状

DEM模块支持复杂几何形状颗粒;支持网格化壁面、基于球元结构的复杂几何边界等,可以指定任意复杂的边界运动;支持DEM-SPH-QFLUX等多种力学求解器耦合计算(包括GPU/CPU耦合并行)。(上图为模拟颗粒群与弹性网结构相互作用及其过滤效果)

高效的GPU并行加速算法

SimPARTICLE的SPH模块和DEM模块,均直接采用GPU并行架构进行开发,并对邻域粒子搜索、存储、负载自适应平衡等核心算法进行优化,因而具有优异的GPU并行计算效率,能够轻松应对亿级、十亿级粒子群精细仿真。(上图为SimPARTICLE模拟爆炸冲击过程)

基于Lagrange描述的无网格数值计算优势

SimPARTICLE的SPH、DEM模块均采用Lagrange描述,无需用户剖分离散网格,因此其前处理流程极度简化,易用性强;无网格约束,非常适用于模拟多体6DOF运动、大变形、多相界面等物理问题;GPU并行扩展性强,大规模并行计算效率高。(上图为SimPARTICLE模拟水流冲击过程)

可视化功能包括:绘制计算域/边界面形状(填充色)、物理量云图;绘制任意截面(切平面)及其表面物理量云图;绘制等值面及其表面物理量云图;绘制颗粒形状、表面云图、所在位置矢量等。


数据后处理功能包括:基于初等函数和基本运算法则的自定义物理量、面积分、体积分等数据后处理与统计分析功能。

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