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EDEM

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EDEM 是全球首個多用途離散元素法建模軟件，可用於工業生產中的顆粒處理及其製造設備的生產過程的仿真和分析。用户可利用EDEM輕鬆快速地創建顆粒實體的參數化模型。為了反映出實際顆粒的形狀，用户可以將CAD實體模型直接導入EDEM，這將大大增加其仿真的準確性，此外，也可以將力、材料特性和其他物理特性添加到EDEM中，形成顆粒模型，這些特性可以保存到軟件的數據庫當中，可以使用户建立個性化的模型處理環境。 [1] 
中文名
多用途離散元素法建模軟件
外文名
EDEM
性    質
建模軟件 [1] 

目錄

  1. 1 EDEM軟件介紹
  2. 2 優點
  3. 3 應用領域
  4. 4 文件類型
  1. ▪ EDEM工作文件類型
  2. ▪ EDEM的導入/導出文件類型
  3. 5 實際應用
  1. ▪ 小麥磨粉研磨機構
  2. ▪ 飼料油菜莖稈顆粒堆積角仿真模型

EDEMEDEM軟件介紹

EDEM可以設定每個顆粒的屬性（質量、速度等）及施加在顆粒上的力的信息。它能夠將顆粒的各種形狀考慮在內，而不是簡單地假定所有顆粒都是球形。EDEM為工程的後處理提供了數據分析、顆粒流的三維可視化和視頻製作等功能。EDEM的Particle Factory（顆粒工廠）技術為生成顆粒集合提供了一種獨特、高效的方法，機械幾何體可以從CAD或CAE中以實體模型或網格模型的形式導入EDEM中，機械零件可以劃分為組，還可以分別設定每個組的動力學參數。在EDEM中可以完成機械元件的組裝，還可以設定每個部件的運動特性。 [1] 
EDEM可以結合後主流的CAE工具軟件進行顆粒系統與流體、機械結構及電磁場耦合的模擬仿真。EDEM是世界首款可以與CFD（計算液體動力學）軟件耦合的DEM軟件，可用於顆粒級的固-液相系統的建模。EDEM還可以與FEA（有限元分析）工具耦合，可以對施加在機器零件的載荷進行仿真分析，並將結果直接導出到所選的結構分析工具中。 [1] 

EDEM優點

1.檢查由顆粒尺度所引起的操作問題； [1] 
2.減少對物理原型和試驗的需求； [1] 
3.獲取不易測量的顆粒尺度行為的信息； [1] 
4.確定顆粒流對流體及機器的影響。 [1] 

EDEM應用領域

1.混合與分離；2.收縮、斷裂及凝聚；3.顆粒的損傷和磨損；4.固-液流的條件；5.機器部件對顆粒碰撞的力學反應；6.腐蝕；7.顆粒包裝和表面處理；8.熱和質量的傳遞；9.化學反應動力學；10.沉降和顆粒從固-液體系中的去除；11.危險物料的處理；12.幹-濕固體壓實；13.粘性和塑性力學；14.膠體和玻璃體的行為。 [1] 

EDEM文件類型

EDEMEDEM工作文件類型

EDEM的工作文件有很多，不同類型的工作文件分別維持着EDEM軟件的特定方面的運行。表格中詳細列舉了EDEM的工作文件類型，用户可以通過它來查找相關文件的類型與性質。 [1] 
文件
類型
性質
.dem
數據文件
該類型文件中包含EDEM的仿真數據。這是建立模型所必需的三個文件中的一個。導出顆粒時會自動生成該類型文件。
.dem,efg
配置文件
該類型文件中包含仿真的配置信息。這是建立模型所必需的三個文件中的一個。導出顆粒時會自動生成該類型文件。
.dem.scn.n
數據文件
包含添加的EDEM仿真數據。當.dem文件大小近似達到1.5GB時產生一個.dem.scn.n文件（其中n代表數據）。
.dll
庫文件
接觸模型的接口、顆粒體力、用户自定義的顆粒工廠是以.dll庫文件形式調用的。選擇“Open—File Locations”可以改變.dll文件保存的位置。
.fiuent
指針文件
是一個隱藏文件（在用户的home目錄下），指向Fluent scheme文件。
.idx
索引文件
為.dem文件提供一個索引。這是建立模型所必需的三個文件中的一個。導出顆粒時會自動生成該類型文件。
materialaDB.ddb
材料數據庫
用於定義任何模型可用的材料。選題“Options—File Locations”可改變保存的位置。
.ppf
顆粒屬性
顆粒屬性文件包含定義在仿真模型裏的任何顆粒屬性的詳細信息。
.ptf
顆粒模板
顆粒模板文件包含mesh信息。保存包含顆粒模板的模型時，該類文件將被自動生成。
[1] 

EDEMEDEM的導入/導出文件類型

EDEM的導入/導出文件類型有多種，這些文件是EDEM軟件與其他應用軟件的溝通橋架。表格詳細列舉了EDEM的導入/導出文件，用户可以通過它來查找相關文件的類型與應用。 [1] 
文件
類型
應用
標準
選項
.case
數據
EnSight
√

.model
幾何信息
Catia V4
√

.CATPart，.CATProduct
幾何信息
Catia v5

√
.cav
數據
Any spreadsheet
√

.dme
幾何信息
CADfix
√

.igs，.iges
幾何信息
ICES
√

.msh
幾何信息
FLUENT mesh
√（1）

.prt，.asm，.g
幾何信息
Pro/E

√（2）
.sat
幾何信息
ACIS

√
.stl
幾何信息
STL
√

.stp，.step
幾何信息
STEP
√

.x_t，xmt_txt，x_b
幾何信息
Parasolid

√
[1] 
注：（1）為FLUENT提供EDEM-CFD耦合模塊； [1] 
（2）Windows操作系統下Pro/E文件的導入。 [1] 

EDEM實際應用

EDEM小麥磨粉研磨機構

圖1 研磨機構模型 圖1 研磨機構模型 [2]
根據國內大中型麪粉廠廣泛應用的MDDK型磨粉機的芯磨研磨機構 (磨輥為光輥) 進行三維建模, 光輥輥徑為250 mm, 輥長為800 mm, 為便於分析時的網格劃分, 減少軟件的計算量和模擬時間, 建模時對光輥做簡化處理 (忽略箱體及輥體的鍵槽、倒角、錐度等結構特徵) .導入EDEM軟件後的模型如圖1所示.1:顆粒工廠;2:光輥模型;3:仿真區域。 [2] 

EDEM飼料油菜莖稈顆粒堆積角仿真模型

在EDEM軟件中，應用Hertz-Mindlin模型進行飼料油菜莖稈堆積仿真試驗。該模型在計算飼料油菜莖稈顆粒與顆粒之間的運動與受力時，實質上是將飼料油菜莖稈顆粒之間的運動與受力過程進行分解，分別為飼料油菜莖稈顆粒間的法向運動、飼料油菜莖稈顆粒間的切向運動和飼料油菜莖稈顆粒間的滾動運動。 [3] 
圖2 莖稈顆粒堆積角仿真模型 圖2 莖稈顆粒堆積角仿真模型 [3]
在EDEM軟件中，建立與圓筒一致的虛擬圓柱體作為顆粒工廠（內徑300 mm、高150 mm），顆粒工廠採用動態生成，生成速度為0.4 kg/s，生成時間為4s，飼料油菜莖稈顆粒總量為1.6 kg。為了保證飼料油菜莖稈顆粒快速穩定，設定顆粒初始下落速度為1 m/s，顆粒生成完成且穩定後，以0.05 m/s 的速度向上提升圓筒，仿真顆粒從圓筒底部流出，最終形成一個穩定的顆粒堆，模型如圖2所示。 [3] 
參考資料