颗粒流模块

定义颗粒属性与物质

利用“颗粒流模块”，用户可以指定颗粒的粒径、密度、刚度、恢复系数和摩擦系数，并为细粉末引入滚动阻力或黏附力。颗粒形状在三维中被视为球体，在二维中被视为圆柱体，并在每个时步解析其平动和转动自由度。同一模型中可定义多种颗粒类型，既可作为不同物质处理，也可基于粒径分布进行采样，从而捕捉多分散系统中的分离与混合效应。涉及传热过程时，还可以指定比热容和导热系数等热属性。

碰撞与接触模型

本模块能够精细控制颗粒的相互作用方式。用户可以选择线弹性、Hertz–Mindlin–Deresiewicz（Hertz–MD）或带黏附的 Hertz–MD 模型。此外，还可以添加范德华相互作用等非接触力，以捕捉长程内聚效应。旋转阻力可通过恒定扭矩或速度相关的扭矩选项进行建模。颗粒–颗粒和颗粒–壁的碰撞均支持自定义恢复系数、摩擦系数和阻尼系数。这种灵活性使用户能够针对从自由流动颗粒到黏性粉末的各类材料，定制其接触行为。

混合、分离与堆积分析

“颗粒流模块”可用于模拟颗粒按尺寸分离、在转鼓或带式混合器中混合，以及在 CAD 几何表示的床层或容器中堆积的过程。内置的计算特征可提供配位数等定量指标。此外，自定义选项还支持计算堆积分数、孔隙率和物质浓度方差，实现对散料行为的微观与宏观多尺度分析。这些测量数据可用于评估混合效率、预测分离模式以及表征堆积床的结构属性。通过将详细的颗粒动力学与统计结果计算相结合，本模块可以为工艺优化提供高价值的指标。

结果计算与可视化

仿真结果可以显示为颗粒位置、轨迹或完整的颗粒路径，并支持按速度、受力、释放时间、温度或物质类别对颗粒进行着色。

通过将内置计算工具与用户定义的方法相结合，可以计算并显示质量流率、壁面压力、堆积密度、孔隙率和碰撞频率等物理量。本模块还支持统计分析，提供配位数、浓度方差等派生量的直方图与平均值。动画功能可直观展示卸料、铺展、混合及分离的动态过程，而等值线图和场图则有助于揭示孔隙率和应力分布等宏观属性。

这些功能使用户能够从定性与定量的角度，深入分析颗粒尺度的运动和宏观散料行为。

颗粒释放和入口功能

颗粒可以从表面或体内引入，用户能够完全控制其初始位置、速度和释放速率。除了单分散情况外，用户还可以根据定义的材料属性和粒径分布、或其初始条件，对颗粒进行采样。本模块支持模拟连续流入和批次释放，并可组合多种释放特征以表示不同的物料流。随机数生成器可确保位置、速度或粒径的可变性，并提供使用固定种子的可重复性选项。这些选项便于在筒仓、料斗、混合器和输送机中复现真实的进料条件。

壁与边界相互作用

当颗粒与壁面碰撞或离开仿真域时，其行为可以自定义：既允许颗粒穿过壁面，也可通过出口条件将其完全移除。用户可以为壁面设置独立的恢复系数和摩擦系数，并能对转鼓、带式混合器或振动筛等动边界进行建模。壁面接触属性甚至可以针对每一对“颗粒–壁”单独定义，以模拟包含不同壁面材料或表面处理方式的非均质系统。

颗粒与壁面之间的传热

除力学相互作用外，本模块还支持模拟颗粒与周围壁面或外部场之间的传热。颗粒温度作为附加变量进行计算，并假设每个颗粒内部温度均匀。热交换机制包括接触传导、与周围介质的对流以及外部热源。用户可以使用 Biot 数评估有效性，确保颗粒内部温度均匀的假设对高导热率的小颗粒成立。这些功能适用于研究增材制造中的粉末铺展或散状固体的热处理等温度相关过程。

数据导入与导出

“颗粒流模块”提供多种数据导入与导出选项，以辅助模型设置和结果分析。颗粒可以通过定义了颗粒位置和速度的表格数据文件进行初始化，并支持缩放、平移和旋转操作。初始分布也可以从结构化网格导入，或自动填充至 CAD 定义的域内，以模拟真实的堆积或进料条件。

仿真结束后，结果数据集可提供完整的颗粒历史记录，包括位置、速度、半径，以及孔隙率、堆积分数或碰撞统计信息等派生量。处理后的结果（如质量流率和壁面压力）与可视化内容（如轨迹、彩色场图和直方图）均可导出为图像、动画或原始数值数据，以便在第三方工具中进一步使用。