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流化床异重非球颗粒混合特性试验研究

工程热物理学报 2013年第4期34卷 672-675页

作者：邵应娟金保昇钟文琪胡颢沙春发任冰张勇能源热转换及其过程测控教育部重点实验室(东南大学) 能源与环境学院江苏南京210096

建立了横截面200 mm×200 mm、高1200mm固体废弃物流化床三维冷态实验装置,选取两种形状和尺寸相同、密度差异明显的非球形颗粒模拟固体废弃物,与粒径为0.18mm的石英砂床料组成双组分和三组分混合物,研究了不同操作参数下非球形颗粒的... 详细信息

建立了横截面200 mm×200 mm、高1200mm固体废弃物流化床三维冷态实验装置,选取两种形状和尺寸相同、密度差异明显的非球形颗粒模拟固体废弃物,与粒径为0.18mm的石英砂床料组成双组分和三组分混合物,研究了不同操作参数下非球形颗粒的特征浓度分布。此外,提出了基于特征浓度标准差的无因次混合指数,获得了固废流化床内非球颗粒在不同操作参数下的混合质量。

关键词：气固两相流流化床非球颗粒混合指数密度效应

非球颗粒建模方法改进和输送机工作过程分析软件研制

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非球颗粒建模方法改进和输送机工作过程分析软件研制

作者：王雪娇吉林大学

学位级别：硕士

颗粒状或者块状的物质是广泛应用的一个大类物质，所以对该物质的研究有很重要的意义。这种颗粒状物质具有固定的形状和体积，并具有离散性和流动性，所以对颗粒物质的研究不适合用传统的固体力学方法。自从Cundall提出基于牛顿第二定... 详细信息

颗粒状或者块状的物质是广泛应用的一个大类物质，所以对该物质的研究有很重要的意义。这种颗粒状物质具有固定的形状和体积，并具有离散性和流动性，所以对颗粒物质的研究不适合用传统的固体力学方法。自从Cundall提出基于牛顿第二定律的离散元法，给颗粒运动研究展开了新的思路。经过多年努力研究，课题组在离散元理论研究、仿真计算已经取得了很大成果，开发了集设计、计算、仿真演示、性能分析于一体的离散元法仿真计算软件，积累了丰富的经验。软件仿真的对象也逐步从简单规则的颗粒和农业机械发展到不规则的颗粒和复杂的机械。课题组原先的仿真颗粒方法是基于Pro/E图形，手动的采用人机交互方式，调节球的大小和数目，来完成对非球颗粒的组合球建模。虽然该方法可以建立出形状比较复杂的颗粒模型，但是通过肉眼判断和建立模型并不能很好的保证模型与实物的精确度。于是课题组在三维扫描仪扫描数据文件作为输入的情况下，根据颗粒的顶点和三角网格面的几何信息，建立了基于顶点和基于三角网格面的球填充不规则颗粒的生成算法。该方法虽然能够比较精确的填充比较复杂的三维颗粒，但是填充球的数目非常庞大，以至于无法应用于科学计算，因为庞大的球数将使计算效率非常低下。虽然原程序也可以将组成填充球数选取的比较少，但是由于优化的方法并不是很好，会损失很多信息以至于在球数减少的同时，损失很多局部信息失去不规则颗粒的轮廓特征。本文在仔细研究扫描文件的化简优化方法的基础上，通过选取比较适合原建模方法的点云化简方法，并结合用户要求的精度，优化基于点云和基于三角形的建模方法。同时完成新增椭球超球自动球填充建模模块。该模块需要根据用户输入椭球超球参数方程，先生成规则的点云，根据非规则颗粒的填充思路，生成球颗粒。并可以根据用户的选择即非规则颗粒（多球）和椭球超球颗粒的颗粒类型，输入质量一样或者密度一样的参数值，将颗粒的轴长信息等和组成球信息存入数据库，颗粒可以用于离散元法计算的颗粒模版。本文还研制了输送机工作过程仿真软件，首先对输送机仿真软件进行了需求分析，并给出了系统的数据流图、用例图和程序设计。通过前端CAD提取的多种输送机模型进行边界建模，根据不同输送机运动的特点，在不同时刻给边界赋予正确的运动方式，同时往输送机中生成大量的颗粒，验证输送机是否能够按照规定的方式工作。最后，软件测试按照单元测试和集成测试相结合的方法，实例验证按照功能测试的方法将本文添加的模块和软件进行了测试。测试结果表明本文优化的非球颗粒建模能够在控制球数和保证精度的情况下比较好的对非球颗粒建模。用户可以输入椭球超球方程的参数，然后采用非球颗粒建模软件自动生成组成球。输送机工作过程仿真软件能够按照用户输入输送机的CAD设计图，仿真输送机的工作过程，并且稳定的运行，达到输送机仿真的功能。

关键词：离散元法非球颗粒点云化简输送机

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非球颗粒的离散元法基本理论和算法研究

非球颗粒的离散元法基本理论和算法研究

作者：党丽娜吉林大学

学位级别：硕士

微粒的或者颗粒状的物质是目前被广泛应用于化工、制药、食品等工业的一个大类物质。对于颗粒状物质运动机制的正确理解对于工业应用有着重大的意义。近年来对于这个领域的研究引起了越来越多的关注，很多关于该方面的课题正在进行着。... 详细信息

微粒的或者颗粒状的物质是目前被广泛应用于化工、制药、食品等工业的一个大类物质。对于颗粒状物质运动机制的正确理解对于工业应用有着重大的意义。近年来对于这个领域的研究引起了越来越多的关注，很多关于该方面的课题正在进行着。但是由于颗粒群体研究的高难度，许多问题仍未得到很好的解决。这种颗粒状物质从属于固体物质，具有固定的形状和体积，在不受外力的情况下不会发生形变。对颗粒物质的研究，同时需要考虑它的离散性和流动性，因而传统的固体或流体力学的方法不适用于颗粒物质的研究。自从Cundall和Stack的研究公开以后，由Cundall最先提出的离散元法就被认为是仿真颗粒运动的重要工具。离散元法的基本思想是将颗粒群体视为具有某种形状和质量颗粒的集合，运用牛顿第二定律和动态松弛法计算每个颗粒个体的运动与位移，通过时步迭代最终求解出颗粒群体的运动过程。颗粒形状的表示是离散元法仿真技术中具有挑战性的一个关键问题。但现在大多数的研究都仅仅局限于最简单的颗粒形状，比如二维的圆盘，或者三维的球，真实形状颗粒的多样性需要在简单形状建模方法基础上，能开发更复杂形状的颗粒建模。经过多年努力研究，本课题组在离散元法理论计算、仿真计算方面取得了一系列研究成果，并积累了丰富的理论知识与实践经验。在离散元法理论研究基础上，结合农业机械设计知识，运用计算机软件开发技术，课题组开发了集设计、计算、仿真演示、性能分析于一体的离散元法仿真计算软件。课题组现有的仿真软件是基于Pro/E图形，采用组合球颗粒模型来完成对椭球、超球等非球颗粒的建模。虽然该方法能够设计出形状较为复杂的颗粒模型，但是对于某些非规则形状的颗粒材料尚不能很好的仿真。本文在仔细研究颗粒扫描的3D模型文件的结构和数据特性基础上，依据3D模型文件显示的颗粒扫描图是通过多个互不交叉的三角网格面构成，通过顶点、三角网格面的几何信息以及相互之间的拓扑关系，给出了基于顶点和基于三角网格面的充填球生成算法。为了让填充图像与真实颗粒形状更相近，同时给出了充填球筛选算法，由此完成了非球颗粒的建模方法和软件。通过非球颗粒建模软件，可以对DXF格式的颗粒扫描文件进行有效的颗粒建模，使之能够应用于离散元计算。在实验室现有的仿真软件基础上，实现了该颗粒建模软件与实验室现有的三维离散元仿真计算软件的集成，完成了仿真软件中非球颗粒的离散元法研究。采用该建模软件，非球颗粒可以通过简单的球体叠加表现出来，对于非球颗粒的离散元计算研究也可以进行。参照课题组以前对通用组合椭球颗粒的离散元法计算，采用基于盒子的邻居搜索方法，进行非球颗粒的邻居搜索、接触判断、接触叠合量及接触力的计算和颗粒运动求解，由此建立了非球颗粒的离散元法计算方法。最后，本文对颗粒建模软件和非球颗粒的离散元计算软件进行了需求分析，并给出了系统的数据流图、类图、用例图。功能介绍部分给出了上述两个软件的主要功能并对关键技术做出了分析。测试阶段通过单元测试和集成测试给出了两种软件稳定性与计算结果的正确性的测试。

关键词：离散元法非球颗粒球体生成多球颗粒模型网格搜索

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形状及旋转角度对非球铝颗粒受力的影响分析

固体火箭技术 2013年第1期36卷 45-49,60页

作者：贺征刘丛林顾璇郜冶哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150001

固体火箭发动机内铝金属颗粒在运动过程中会发生变形和旋转。针对所产生的非球颗粒受力问题,采用数值模拟方法,对初始半径为100μm的铝颗粒,处于不同形状和旋转角度情况下的受力情况进行了分析计算。结果表明,外形严重偏离球体时,颗粒... 详细信息

固体火箭发动机内铝金属颗粒在运动过程中会发生变形和旋转。针对所产生的非球颗粒受力问题,采用数值模拟方法,对初始半径为100μm的铝颗粒,处于不同形状和旋转角度情况下的受力情况进行了分析计算。结果表明,外形严重偏离球体时,颗粒表面所受到的压差阻力系数与粘性阻力系数均大于当量直径下的计算值,其总阻力系数与经验公式计算所得的结果大不相同,需对其进行相应修正。在平行于来流的方向上,旋转角度改变时,颗粒所受阻力系数差值最大为5%,其中粘性阻力系数最大相差达18.9%。在垂直于来流方向上,颗粒的升力系数很小,最大值不足平行于来流方向上阻力系数的20%。

关键词：铝金属非球颗粒形状旋转角度

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颗粒分层过程三维离散元法模拟研究

物理学报 2010年第3期59卷 1870-1876页

作者：赵啦啦刘初升闫俊霞徐志鹏中国矿业大学机电工程学院徐州221116

采用软球干接触模型对球形及非球形颗粒的分层过程进行了三维离散元法模拟研究,从颗粒间作用力、转动力矩和能量变化的角度分析了颗粒分层机理,讨论了颗粒的粒度比对分层速度的影响规律.结果表明,分层过程中,大颗粒比小颗粒活跃,非球颗... 详细信息

采用软球干接触模型对球形及非球形颗粒的分层过程进行了三维离散元法模拟研究,从颗粒间作用力、转动力矩和能量变化的角度分析了颗粒分层机理,讨论了颗粒的粒度比对分层速度的影响规律.结果表明,分层过程中,大颗粒比小颗粒活跃,非球颗粒由于具有较高的动能而比球颗粒活跃,在一定程度上弥补了颗粒形状对分层过程的影响.大颗粒间的平均法向、切向作用力、平均力矩及平均动能均大于小颗粒.颗粒分层速度随着粒度比的增加而显著增大,当粒度比大于临界粒度比3时,分层速度的增幅减缓.

关键词：离散元法非球颗粒分层数值模拟

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金属颗粒燃烧过程表面曳力变化的数值研究

固体火箭技术 2015年第4期38卷 492-496页

作者：贺征刘丛林李卓顾璇郜冶哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150001

为了考察固体火箭发动机内金属颗粒在生长过程中所产生的非球颗粒受力问题,采用数值模拟方法,在通过和文献及实验数据对比验证确定最佳计算模型的基础上,对初始半径为100μm的铝颗粒处于不同相变燃烧阶段时所受到的曳力进行对比分析。... 详细信息

为了考察固体火箭发动机内金属颗粒在生长过程中所产生的非球颗粒受力问题,采用数值模拟方法,在通过和文献及实验数据对比验证确定最佳计算模型的基础上,对初始半径为100μm的铝颗粒处于不同相变燃烧阶段时所受到的曳力进行对比分析。结果表明,在多相流场中,非球颗粒表面可能存在两处压力为零的点,曳力系数普遍大于其当量直径颗粒的计算结果,当颗粒外形严重偏离球体时,经验公式计算所得的曳力系数有失精准,需进行相应修正。

关键词：金属颗粒非球颗粒燃烧当量直径曳力系数

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三维离散元法软件的改进研究

三维离散元法软件的改进研究

作者：曹源吉林大学

学位级别：硕士

在现实世界中，存在着大量的颗粒状物质，如空气中漂浮的尘埃，地面上滚动的砂石，海水中沉浮的零落的珊瑚礁颗粒，又如农业生产中使用的化肥颗粒，农产品中的大豆、玉米、小麦，再如医疗领域中的粒状药物，化工领域中的颗粒原料与产品... 详细信息

在现实世界中，存在着大量的颗粒状物质，如空气中漂浮的尘埃，地面上滚动的砂石，海水中沉浮的零落的珊瑚礁颗粒，又如农业生产中使用的化肥颗粒，农产品中的大豆、玉米、小麦，再如医疗领域中的粒状药物，化工领域中的颗粒原料与产品等。可见，颗粒状物质极其广泛地存在于我们生产、生活中，更可以说，物质世界是颗粒的世界，而对颗粒的研究也有助于我们认识世界，有助于我们生产、生活方式的提高与改善。颗粒具有离散性和流动性，对于颗粒的研究不能采用传统的流体或固体力学方法。自从Cundall教授提出离散元法，离散元法已成为研究颗粒运动的重要方法。离散元法的基本原理如下：将颗粒群体看作是具有一定形状颗粒的集合，通过应用动态松弛和时步迭代等方法，计算每个颗粒的运动信息，从而得到颗粒群体的运动过程。对于似于球形的实际颗粒，可以采用球颗粒模型进行仿真模拟，而对于那些形状不规则的颗粒，应用球颗粒进行模拟的结果与实际情况差别比较大，不是可取的办法，可以采用不是球形的颗粒模型，这里统称为非球颗粒模型，非球颗粒模型表面可以规则也可不规则，其内部全部由一个个简单的小球颗粒进行填充，在仿真模拟时，通过逐个计算其内部小球模型的受力来计算非球颗粒的受力，从而达到仿真模拟非球颗粒运动的目的。对于任何运动过程的计算，一个良好的算法是关键，同样，要对非球颗粒进行仿真模拟，找到适用于非球模型的算法是这个过程的重中之重。经过多年不懈的努力，对于设计三维离散元法软件，本课题组已经拥有了丰富的理论基础和完善的体系结构，但目前还是存在着一些需要改进的地方，如对于非球型颗粒的模拟，效果还没有达到最佳，又如软件的存储功能也不很完善，目前只能全部存储颗粒的受力、速度、位移、流量等运动信息，而无选择性，再如对于非球型颗粒，没有实现同型颗粒间的不同力学属性颗粒的计算模拟，还有一些实用功能没有实现等。本文在研究已有非球颗粒计算算法的基础上，从非球颗粒间的相互碰撞过程和非球颗粒与边界间的相互碰撞过程两方面进行详细探讨，分别对非球颗粒间的判断接触检测过程、非球颗粒间的接触力计算过程、非球颗粒与边界间的接触力计算过程、非球颗粒运动求解过程等分析计算过程进行研究，建立了求解非球颗粒运动过程的算法，并且编程实现了改进后的非球颗粒计算算法的三维离散元法软件。通过大量的测试，看到非球颗粒的仿真效果更逼真，证明了改进后的非球颗粒计算算法的正确性，同时验证了软件的可靠性。本文对已有的三维离散元法软件增加了几个实用的功能。它们分别是多属性非球颗粒计算功能、计算结果的选择性保存功能、快速播放功能、设置颗粒初速度功能和设置颗粒生成速度功能。多属性非球颗粒计算功能可使软件在仿真计算时，可以使用相同几何模型不同力学属性的非球颗粒，即相同种类的非球颗粒，但这些非球颗粒的形状、密度、质量、阻尼系数、刚度系数等一切物理参数可以不同，从而使软件的模拟更接近现实情况。对于计算结果的选择性保存功能，在开始计算前，通过界面控制所要保存的一项或多项运动信息，包括受力、速度、角速度、流量，为用户提供了自主选择的空间，同时也减少了存储容量。对于快速播放功能，通过控制计算结果文件的读取内容来实现结果文件的快速播放功能，使用户更省时、更有效的了解软件的计算结果。对于设置颗粒初速度功能，计算前，通过设置软件界面上的x、y、z三个方向上的速度值来控制颗粒的初始速度，而对于设置颗粒生成速度功能，通过设置软件界面上的颗粒生成速度数值来控制计算过程中每个时步颗粒的生成数目，它们使软件计算时更满足用户需求。最后，通过对新增功能的逐一测试，验证了这些功能的可用性和实用性。

关键词：非球颗粒离散元法接触力计算多属性软件改进

基于DEM与MBK耦合的CAE软件改进研究

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基于DEM与MBK耦合的CAE软件改进研究

作者：管秋月吉林大学

学位级别：硕士

在实际工农业生产中，广泛存在着的散粒物料，例如农业生产中的大豆颗粒、玉米颗粒、小麦颗粒、化肥颗粒等;建筑材料中的土壤颗粒、岩石颗粒、混凝土颗粒等;医疗领域中的药品颗粒等。这些颗粒在存在形式上往往不是单一或极少数存在的，... 详细信息

在实际工农业生产中，广泛存在着的散粒物料，例如农业生产中的大豆颗粒、玉米颗粒、小麦颗粒、化肥颗粒等;建筑材料中的土壤颗粒、岩石颗粒、混凝土颗粒等;医疗领域中的药品颗粒等。这些颗粒在存在形式上往往不是单一或极少数存在的，而是以十分庞大的数量存在于我们的现实世界中，与我们的生产生活息息相关。对这些颗粒与其他介质的力学分析和运动形态进行研究通常采用离散元法，计算每个颗粒的运动形态，最终模拟整个颗粒系统的运动形态。对于物体的运动形式，有平动、转动及平动转动的组合运动，这些运动都是一种简单运动形式，而现实世界中存在更多的是一种不能用简单的公式表示的复杂运动，对这些具有复杂运动方式的物体或者机械部件进行深入研究，有助于我们更好的理解现实世界。这些复杂运动不能与简单的平动或者转动一样，利用简单的物理运动规则和数学公式进行分析，而是将这些具有复杂运动方式的机械部件抽象成一个多刚体系统，利用多刚体运动学原理，建立多刚体系统运动方程，通过求解多刚体系统运动方程得到每一时步刚体位置、速度、加速度等运动信息，以此分析系统中各刚体的运动形式。课题组所研制的基于DEM和MBK耦合软件，实现了三维离散元法与多刚体运动学的耦合计算。但是前期为了计算便捷，只实现了基于球颗粒的仿真计算，这样操作的后果是软件实用价值低，脱离农业生产实际，后期农业机械部件的设计上存在很大的误差，为了更接近生产实际，需要在颗粒种类上进行进一步的丰富，以非球颗粒如椭球、多球和超球等为基础，实现离散元法和多刚体运动学方法的耦合是十分必要的。实际农业中筛分等过程所涉及到的颗粒数目是极其庞大的，而利用计算机技术对农业生产过程进行模拟仿真时，若实现大规模颗粒数量的计算，则会导致计算时间过长，计算性能偏低，在软件功能已经实现的前提下，提高计算性能是当前软件开发过程中的重中之重，而多核处理器的出现为解决这一问题提供了一种比较新的方法，利用多核处理器的硬件条件，对应用程序实现并行化处理是提高计算速度和性能的主要手段。此外，软件开发过程中，同一功能的多次实现所带来的重复工作是十分普遍的，同时也造成了许多人为的未知错误，浪费了大量的人力物力资源，对软件的后期维护也是十分繁琐的，而动态链接库技术可以实现资源的共享，多个应用程序可以同时加载使用同一个动态链接库，实现不同功能模块的独立开发，减少了软件开发的工作量，避免了人为的未知错误，提高了软件的质量。耦合软件实现球颗粒的模拟仿真后，仅仅通过工作过程的播放来评价一个机械部件的性能是没有说服力的，需要通过不同的分析标准，例如孔隙率、颗粒流量、筛分效率等统计量的定量分析，因此，在软件中添加性能分析模块是必要的，通过性能分析的结果，评定当前机械部件的设计是否合理，工作性能是否优良。本文介绍了离散元法的基本思想理论，介绍多刚体运动学原理和求解过程，在球颗粒的基础上，详细探讨了基于非球颗粒的离散元法与多刚体运动学方法耦合的基本理论并给出具体实现方法，针对多刚体运动学计算过程提出多核多线程并发计算的并行化算法，简单介绍了OpenMP标准库的工作原理及配置方法，最后给出多刚体运动学计算过程并行算法的具体实现过程。介绍了动态链接库的创建方法和加载方法，实现了多刚体运动学计算过程和离散元法与多刚体运动学方法耦合计算过程的模块化设计。在提高计算性能和计算速度方面，还实现了应用软件由32位运算平台向64位运算平台的移植。最后，针对球颗粒筛分过程，设计添加了筛分统计分析模块，对标识机械部件筛分性能、机械部件与颗粒接触碰撞等性能进行统计分析，评定机械部件是否符合实际农业生产的需要。为了验证对软件的改进研究是否合理，对所有改进的功能和重新添加的功能模块进行测试和实例验证，测试结果表明，改进后的软件可以实现基于非球颗粒的离散元法与多刚体运动学方法的耦合功能，与球颗粒相比更贴近实际。基于动态链接库技术对多刚体运动学计算过程和离散元法与多刚体运动学方法耦合计算过程进行模块化设计后，可以实现预定功能且不影响软件中其他模块的使用和修改，保证了计算效果并提高了软件灵活性和代码的封装性，当计算颗粒达到一定数目后，计算速度有了明显提升。多刚体运动学计算过程进行并行化处理后，计算速度和CPU利用率与传统串行程序相比有了一定程度的提高。此外，耦合软件由32位运算平台移植到64位运算平台后，提高了计算精度和计算性能，实现了计算机资源的充分利用。此外，筛分统计模块能够实现不同统计量的统计分析，将测试结果与仿真过程进行比对，基本符合仿真要求，根据分析结果评定当前机械部件的筛分性能。

关键词：离散元法多刚体运动学非球颗粒并行计算动态链接库筛分统计

三维离散元法仿真分析软件可视化模块的改进研究及功能添加

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三维离散元法仿真分析软件可视化模块的改进研究及功能添加

作者：杨晶涵吉林大学

学位级别：硕士

对农业生产过程的模拟仿真是一项极其复杂的工作,不仅要对具有不同运动方式的各种农业机械部件、生产过程中数以万计的散粒物料进行动态模拟仿真,更要实时对整个生产运作中颗粒与颗粒以及颗粒与边界之间的相互作用进行力学分析。基于农... 详细信息

对农业生产过程的模拟仿真是一项极其复杂的工作,不仅要对具有不同运动方式的各种农业机械部件、生产过程中数以万计的散粒物料进行动态模拟仿真,更要实时对整个生产运作中颗粒与颗粒以及颗粒与边界之间的相互作用进行力学分析。基于农业生产过程的实际情况,显然采用离散元法对农业仿真系统进行研究是更为合理的。离散元法从微观角度对仿真系统中的每个散粒进行定量分析,不仅缩小了连续介质力学研究中的误差,而且提高了分析精确度,使仿真结果更加接近于生产实际。但是对如此大规模的颗粒进行一一处理,必定会在计算的过程中产生极为巨大量的数字信息,这就需要更为高效地对计算结果进行处理操作。仿真可视化技术不仅可以满足对结果数据进行实时分析的需求,而且更为直观、形象,因而急需对可视化在仿真系统结果处理中的应用进行研究。课题组研发的三维离散元法仿真分析软件利用Open GL以及Visual C++的基础类库MFC实现其可视化仿真系统的相关功能,其中可视化模块要完成两个工作:对几何数据的采集获取以及对模型的绘制。目前,可视化模块在程序中的应用主要有两方面:一方面,由数据库中获取边界几何信息,用于计算前对选取的边界模型进行静态显示;另一方面,由计算结果文件中读取颗粒及边界的几何信息,用于计算后对计算结果进行动态仿真播放。其中对动态播放功能的实现涉及程序计算模块与显示模块的数据交互,这需要大量对文件进行读写操作,显示结果很大程度上会受到数据量的影响,在播放大规模颗粒结果文件时会产生播放闪烁、显示效果不流畅等问题。对此,本文对三维离散元法仿真分析软件可视化实现方法进行了深入研究,并在此基础上对软件可视化模块进行改进:通过简化颗粒文件的读取过程一定程度上优化对大规模数据的动态播放效果;通过启用Open GL双缓存机制减少播放闪烁的情况。虽然三维离散元法仿真分析软件其可视化模块已经可以用于颗粒建模、边界建模以及动态播放计算结果文件,且获得了比较好的仿真效果,但是随着课题组对该软件的不断改进优化,仿真分析功能不断被扩展,有更多的信息需要以可视化的方式在屏幕上显示,有更多更为复杂的视觉效果需要被实现,因此对程序可视化模块的功能扩展是有必要的。本文通过使用Open GL几何建模、变换和矩阵堆栈、颜色和光照处理、颜色混合以及分格化等方法对三维离散元法仿真分析软件可视化模块进行功能添加:添加了用于展示边界偏转方向的全局坐标系oxyz显示,并实现了在播放计算结果文件时显示仿真时间及实际播放时间的功能,使软件可视化模块更具人性化;添加了设置仿真颗粒颜色的功能,使更多的颗粒性质能够以可视化形式显示于可视化窗口中,从而丰富了颗粒仿真显示的效果;添加了边界模型颜色设置以及透明度设置的功能,使仿真边界显示效果更加逼真、美观以及多样。通过对这些功能的添加,三维离散元法仿真分析软件可视化模块得到了较好的扩充,从而能够带给用户更好的观察效果与视觉体验。课题组开发三维离散元法仿真分析软件TDEM的一个重要目的是仿真复杂形状的散粒物料和机械部件的接触碰撞过程,为了摆脱颗粒建模对Pro/E的依赖,课题组开发了基于球体填充的三维非球颗粒建模软件。目前,该软件已经可以根据颗粒顶点及三角形网格面的几何信息完成对不规则非球颗粒的自动球体填充,并且能够很准确地完成对DXF格式扫描文件的读取以及对DXF文件内扫描内容的显示。本文在此基础上,添加了对两种不同格式的STL扫描文件进行读取以及显示的功能,扩充了软件的文件读取功能,使软件更具适应性;添加了操作更为直接的手动球体填充建模方法,大大减少用于填充颗粒的组成球个数,使填充颗粒更适合于计算并增强了用户与系统的交互性。由此,对程序现有的功能模块进行了一定程度上的扩展。最后,对本文所做工作进行了测试。验证了所做的改进对软件大规模数据动态播放效果起到优化作用;验证了所添加功能的正确性与可用性。

关键词：可视化离散元法软件改进功能添加非球颗粒手动建模