【离散元专栏】HDF5,为EDEM带来更多可能

2019-12-05 10:39发布


【离散元专栏】HDF5,为EDEM带来更多可能


原创: 合工技术团队  合工仿真 


合工技术团队

EDEM软件能够准确地模拟和分析颗粒的行为, 能让工程师直观地看到这些材料如何与设备发生作用。目前利用EDEM研究的颗粒包括煤块、矿石、土壤、谷物、片剂和粉末等各种不同领域的物料类型。世界上很多采矿、重型设备和加工行业的公司使用EDEM软件来优化设备设计,提高生产率,降低运营成本,缩短产品开发周期并推动产品创新。



HDF5文件格式是一种开源的国际公认的科学数据标准,具有读写速度快、占用空间小和实用工具丰富等多种优势,被很多的科学机构和软件所采用。EDEM自2016年开始采用HDF5作为软件的数据存储格式,为软件的进一步优化与功能扩展带来了可能。


更灵活

HDF5采用科学高效的数据存储方法,使得其能够用更小的空间存储更多的数据信息,并能够实现更高效的数据读写。如此,EDEM无论在仿真中的数据压缩存储还是在后处理时的数据提取与处理,相较于以前的版本拥有更高的效率,为用户带来更好的体验。

EDEM 2017以来,基于GPU加速方法的离散元求解技术大大提升了计算效率,为千万级颗粒数量的工程应用仿真提供了可能。但同时也对数据存储效率带来了挑战。经过EDEM开发人员反复测试与验证,HDF5文件可以很好地满足软件在GPU加速模式下的文件读写性能要求,进一步为软件的计算效率提升奠定了基础。



EDEM GPU求解器加速性能


更安全

相较于老版本的数据存储方式,HDF5采用时间节点数据存储方式,避免了因为单个结果文件损坏或缺失导致整个仿真数据无法使用的问题,最大程度地降低客户的使用风险。如果某个HDF5文件损坏,可以将其直接移除,EDEM可以正常打开其他时间点的结果文件,最大程度上保证客户能够读取所需的数据。


更丰富

基于HDF5的开源特征,允许用户编写、开发自己的程序实现对HDF5文件的操作。对于EDEM用户,由于所处领域和行业的不同,对仿真结果数据的处理方法、功能需求也不尽相同。当EDEM内置的后处理功能无法满足用户需求时,可以通过开发针对性的程序来实现这一要求。

基于这一需求,EDEM技术团队利用Python语言编写并发布了名为“EDEMpy”的第三方工具库,以帮助EDEM用户可以快速地读取HDF5类型的文件数据,并利用Python强大的数据处理、数据图表展示等功能实现分析目的。



EDEMpy的安装与使用十分便捷,通过简单的命令即可调用相关函数,实现对颗粒属性、接触属性、几何体属性、Bond属性等复杂数据的直接提取。



读取颗粒位置信息



接触信息读取


读取得到所需的数据后,利用Python的数据处理和分析功能,可以实现对系统的复杂特性参数的计算与分析,如分析颗粒系统的重心变化、时均数据处理、接触/碰撞数量变化、系统能耗分析等等。借助于Python的强大图形及图像处理工具,可以高效、丰富地展示数据结果,帮助研究人员进行数据分析。



搅拌设备颗粒速度云图分析


更开放

除了利用编程语言开发相关的程序外,越来越多的专业后处理软件开始支持HF5文件格式的读取与处理功能。下图展示的是由Particle Analytics处理得到的搅混设备内颗粒分布云图,通过截取不同区域的截面,可以详细观察设备不同区域颗粒的分布。



搅混设备内颗粒分布云图


精彩回顾


EDEM系列培训视频

EDEM 2019版本基础培训视频

第1期-Conveyor      第2期-screw_auger      第3期-SAG Mill      

第4期-Bonded Particle      第5期-Particle Replacement      第6期-Heat Transfer

                                                                               第7期-Flexible Plane      第8期-Block Factory      第9期-MCU


EDEM-API系列培训视频播单

第1期:EDEM-API基本框架及编译加载调试方法

第2期:Linear Cohesion模型API及随时间变化的颗粒粘性

第3期:添加自定义属性值及计算相对磨损的接触模型API

第4期:重置自定义属性值及计算结构体压强的接触模型API

第5期:多体动力学耦合API架构和编译加载方法

第6期:利用颗粒体积力API计算颗粒停留时间


EDEM-Recurdyn耦合仿真视频

EDEM-Recurdyn耦合仿真PartA

EDEM-Recurdyn耦合仿真PartB

以上视频已全部上传至优酷网站,欢迎搜索查看~


EDEM直播课程视频分享播单

EDEM直播课程,每周四晚与您相约

为了便于大家的学习交流,合工仿真将坚持每周四YY直播答疑活动,为您提供更加便捷的线上学习平台,您在EDEM软件应用中有任何的困惑与难题,可以通过多种方式:QQ交流群、邮件、YY直播活动答疑时间与我们讨论。为您提供品质技术支持,是我们努力提升自己的动力。

识别下方QQ群二维码,快来加入我们吧。

——合工EDEM技术团队


7月25日直播:

基于EDEM的颗粒多相流仿真分析方法介绍

视频简介:

7月25日EDEM直播活动特邀请合工仿真吕龙飞工程师带来《基于EDEM的颗粒多相流仿真分析方法介绍》课程,主要内容包括:

  • 颗粒多相流仿真分析方法介绍;

  • EDEM-CFD耦合仿真原理介绍;

  • 基于欧拉多相流方法的EDEM-CFD耦合接口介绍;

  • 基于DPM方法的EDEM-CFD耦合接口介绍;

  • 技术成果及未来开发计划。


8月15日直播:

基于破碎能的颗粒破碎模拟

视频简介:

颗粒破碎广泛存在于我们的生活生产中,如豆浆机破碎黄豆、圆锥破碎机破碎矿石等等。为了满足不同客户的模拟需求,EDEM针对此种颗粒型物料的破碎机制,基于Tavares(UFJR)设计开发了一种新型的颗粒破碎模拟方法——基于破碎能的颗粒破碎模型。该方法相较于与传统的bond模型,本模型充分考虑了颗粒的磨损、衰弱与破碎过程,具有更快的模拟效率,同时能够很好的预测颗粒的破碎粒径分布,适合于各类磨、冲、压式颗粒破碎机械的模拟研究。


8月29日直播:

基于离散元方法的矿山机械一体化研发解决方案

视频简介:

从矿山机械应用需求出发,引入离散元方法,并介绍了最新版本EDEM的主要功能。围绕矿山机械中的破碎机械、烘干机械、筛分机械、掘进机械等常用设备,详细介绍了相应的仿真方法和应用案例,为用户提供仿真思路和仿真路线。


9月12日直播:

EDEMpy功能介绍及演示

视频简介:

EDEMpy是一款可以直接读取EDEM仿真结果并进行复杂处理的的专用工具,如力链显示、颗粒属性云图化显示等EDEM自身无法实现的功能。本课程对工具的架构、功能及使用方法进行了介绍,以期帮助广大EDEM用户更好的处理及分析结果数据。


9月19日直播:

视频一:基于Python的几何模型输出功能

视频简介:

EDEMtoStl是一款能够将EDEM中颗粒与几何信息转换成为STL文件的小工具,可以帮助用户快速将颗粒转化为三维几何模型,为后续的仿真模型提供基础条件。


9月19日直播:

视频二:LINUX系统下的EDEM-FLUENT耦合方法

视频简介:

EDEMpy是一款可以直接读取EDEM仿真结果并进行复杂处理的的专用工具,如力链显示、颗粒属性云图化显示等EDEM自身无法实现的功能。本课程对工具的架构、功能及使用方法进行了介绍,以期帮助广大EDEM用户更好的处理及分析结果数据。


11月7日直播:

颗粒-场力单向耦合模拟方法

视频简介:

主要介绍EDEM中使用颗粒体积力API插件及场数据管理功能,实现颗粒与场力单向耦合过程模拟的一般流程。API插件的编译教程可参考合工仿真相关课程。


优酷网站链接:

http://list.youku.com/albumlist/show/id_52289450


哔哩哔哩网站链接:

https://space.bilibili.com/443790663/channel/detail?cid=84746



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合工仿真简介


在智能制造、自主创新、环境保护等时代强音的交汇之下,如何更好地实现工业产品功能,并不断提升性能、可靠性,以及在生产制造各环节应对节能减排、提质增效以及安全性、智能化等要求,是中国工业界面临的重大课题,也是工业仿真技术贡献价值的主要阵地。

北京合工仿真技术有限公司致力于汇聚具备竞争力的专家人才、软硬件工具、知识与智力资产,同时不断探索仿真与云计算、机器学习、工业互联网技术的融合,为工业用户提供面向垂直应用的仿真与研发创新解决方案。目前,合工平台已建立了学科建制完备的专家工作室,所有核心成员均具备10年以上的工业仿真及工程服务项目经验;同时,合工集结了流体力学、颗粒力学、系统仿真、结构力学与NVH等各个学科的仿真工具软件,并在氢能、汽车、核电、工程机械、农业机械、流体机械、国防军工等领域具备工程化、专业化、一体化以及仿真-试验协同的方案规划与实施、建设能力。

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