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TF-DEM：让工程师“看见”颗粒的世界，复杂工艺更清晰高效
在颗粒制备间、制药混料装置、电池材料生产线等工业现场，颗粒和粉末无处不在——它们流动、碰撞、堆积、团聚，构成了工
业制造的微观基础。
然而，这一切往往是“看不见”的。工程师知道结果，却难以看清过程：物料为何堵塞、混合为何不均、如何降低设备磨损？传统
的方式是采用物理实验，往往凭经验进行反复尝试，不但成本高、周期长，而且效果也无法得到保证。
如今，这一切正被数字仿真重新定义。由十沣科技自主研发的TF-DEM离散元仿真软件，正在帮助越来越多企业用“数字孪生”的方式重新理解颗粒世界，让微观过程可见、可控、可优化。
看不清的过程，隐藏着效率的损耗
颗粒系统几乎存在于所有生产环节中，从砂石输送、设备磨损到粉体压制、物料混合，再到电池电极制造、药粉造粒。这些过程的共同特点是——复杂、非线性、难以预测。颗粒的形状、尺寸、密度不同，碰撞、摩擦等行为都可能影响宏观结果。任何轻微的设计变化，都可能带来效率骤降或产品性能不稳定。
过去，企业往往依赖经验或反复实验寻找最优方案。但实验受制于设备可视化能力，颗粒间的力链传递、堆积结构、流动模式都难以直接观测。
有限元、有限体积等传统数值方法虽然成熟，却基于连续介质假设，难以捕捉颗粒间离散接触与非线性行为。结果是——工程师只能“看到结果、猜过程”，改进设计往往只能靠经验积累而非科学验证。
有了TF-DEM，让工程师第一次可以真正看到颗粒系统内部的真实运动。
一体化颗粒仿真，让研发决策更快更准
TF-DEM是一款基于离散单元法的高性能颗粒系统仿真软件。它通过将每个颗粒建模为独立单元，利用牛顿运动定律与接触力学模型，计算颗粒间的相互作用、能量传递和整体宏观响应过程，在虚拟环境中重现复杂的颗粒行为，帮助工程师分析、理解颗粒运动的相关规律。
极高的计算效率，GPU并行让仿真不再是奢侈品。在传统颗粒仿真中，上千万颗粒的模型往往意味着漫长的计算周期。TF-DEM开发了适配GPU架构的多重网格搜索算法，提升了GPU内存合并访问效率，并支持多计算域与移动计算域功能，使单台工作站即可完成过去需要CPU集群才能处理的任务。对于企业研发团队来说，这意味着成本显著下降、仿真响应更快——可在小时级完成原本需数天的计算，让设计与验证实现“日更级”迭代。
宽泛粒径多重网格搜索加速
从颗粒碰撞到多物理场耦合的全面精准物理建模。TF-DEM提供丰富的颗粒物理模型，支持球形与非球形颗粒建模与多分散尺寸分布，支持固结与磨损模型，并可以与CFD软件、多体动力学软件耦合，模拟颗粒在多物理场中的复杂行为。它能够真实再现颗粒在复杂边界条件下的流动、堆积与磨损过程，让仿真结果与实验高度一致。对用户而言，这种“颗粒级真实感”意味着能更早发现问题、验证假设、指导工艺调整。
非球形颗粒建模与碰撞求解
直观的图形交互操作和显示功能，让仿真工具更美观易用。TF-DEM的一体化界面将建模、求解、后处理融为一体。软件具备丰富的计算监控功能，可监控物料入料情况、边界受力变化、面流量波动、域局部体积平均物理量，并支持分域统计和平均化处理，协助用户全面分析仿真过程中的关键参数和变化趋势。用户可直接观察颗粒运动轨迹、力链分布、速度场与接触应力变化，并以动画形式重现整个工艺过程。
TF-DEM监控功能
TF-DEM建模-求解-后处理一体化仿真
相比传统软件，它更简洁、更直观，降低了颗粒仿真的学习与使用门槛。在工程师眼中，TF-DEM不再是复杂的科研工具，而是能够直接融入日常设计决策的“数字显微镜”。
多行业落地验证，颗粒仿真走向产业深处
TF-DEM的价值不在于演示，而在于落地。如今，它已在多个行业得到验证应用，帮助客户提升设计效率与产品性能。
矿冶行业提升物料破碎与输送效率。在矿山开采与选矿流程中，物料破碎与输送一直是高能耗环节。颗粒在破碎机或输送管道中的运动复杂，难以通过传统实验直观观测。TF-DEM支持非球形颗粒建模与多分散颗粒物性，支持采用颗粒固结模型模拟块体破碎，并提供多种复杂运动边界条件，可模拟皮带输运、边界振动等物理过程。通过TF-DEM仿真，工程师能够精确模拟矿石颗粒的运动路径与受力分布，评估输运效率，并在设计阶段优化入料参数与输送系统布局，实现降低能耗、延长设备寿命的目标。
圆锥破碎机
工程机械行业提高生产效率与设备可靠性。在建筑设备、水轮机发电等机械工程场景中，颗粒堆积、流动不均与设备磨损是常见问题。传统经验难以预测复杂颗粒行为，设计优化往往依赖试错。TF-DEM提供多种磨损预测模型，具备丰富的计算监控功能，可监控物料入料情况、边界受力变化、域局部体积平均物理量，并可以与多体动力学仿真软件耦合模拟复杂机械运动。使用TF-DEM能够模拟机械设备中的大规模颗粒流动、堆积和冲击过程。工程师可以提前评估设备的运行效率和潜在故障点，指导工艺改进和设备优化，实现生产效率和可靠性的提升。
工程机械多体动力学仿真耦合
磨损预测
制药化工行业中粉体流动预测更真实、更准确。在制药与化工生产中，粉末混合与造粒的均匀性决定产品质量。TF-DEM提供丰富的颗粒作用力模型，并支持与CFD软件耦合，精确模拟颗粒与流体之间的相互作用，极大提高结果精度。使用TF-DEM可以在虚拟环境中重现制药设备中粉体的流动与堆积状态，分析不同工艺参数对混合均匀度的影响。通过提前进行虚拟试验，工程师能够优化混合器设计、调整压制工艺，并减少实验材料浪费，从而显著提高制剂质量和生产效率。
气固旋流器
流化床
柔性纤维拦截
TF-DEM还可应用于建筑材料、岩土工程、食品加工等行业实现应用拓展。从填筑土体稳定性分析到颗粒堆积角预测、从砂石流动仿真到混合设备设计优化，它已成为众多研发场景中工程师的有力助手。
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