Simulering av granulära material - PellIt Kenneth Bodin, Martin Servin HPC2N, Institutionen för fysik

Agenda Studera pelleteringsprocessen Diskutera förstudieprojektet "PellIT" Diskutera långsiktigt FoU-samarbete inom simulering av granulära material Vi har med oss PellIT-presentation - resultat så här långt UMIT Research Lab - satsning på beräkning/simulering och industriella tillämpningar Frågor kring simulering av rulltrumma och pelleteringsprocessen Förslag på doktorandprojekt

Projektet ”PellIt” Större ProcessIT-förstudie "simulering av granulära material" metoder, verktyg, vetenskaplig litteratur industribehoven forskningsapproach förslag på gemensam FoU – industridoktorand, EUFP7, UMIT demonstrator – rulltrumma (LKAB) och lastare (Volvo CE) Personal (9 manmånader) Kenneth Bodin, Claude Lacoursiére, Martin Servin

Status”PellIt” + metoder, verktyg, vetenskaplig litteratur ± industribehoven + forskningsapproach −förslag på gemensam FoU – industridoktorand, EUFP7, UMIT ± demonstrator – rulltrumma (LKAB) och lastare (Volvo CE) Metoder, verktyg, vetenskaplig litteratur Tre separata stråk: ingenjörssimuleringar av granulära material - DEM (potential/lcp), FEM, SPH,... vetenskapliga simuleringar - DEM (potential) -> kontinuum-modeller visuella interaktiva simuleringar & GPGPU - DEM (lcp), SPH Tasora & Anitescu Mechanical simulation of multibody systems with friction and contacts on GPU boards, using CUDA Iterative PGC-solver

Status”PellIt” Industribehoven LKAB - rulltrumma, transportband, bränning, silos, malmkvarn Volvo CE - optimera styrning och skoputformning på lastare Oryx Simulation - träningssimulatorer med grus och stenar

Forskningsapproachen Accelerera simuleringsmetoderna - effektivare beräkningsmetoder och modeller Snabbare beräkningar och större tidssteg  realistiska system & systematiska analyser tidseffektiv och stabil lösare vid stora tidssteg s (DEM + SPH) parallellberäkningar, load balancing, wake/sleep - kraftträdbaserad lösare multifysik - blanda DEM och SPH, olika DEM-modeller på olika delsystem ny hårdvara - many-core proc, GPGPU, Cuda konvergens simulering - CAD/CAE-verktyg, visualisering, interaktivitet Status”PellIt”

Forskningsapproachen Genomförd metodutveckling DEM-lösare med topologisk faktorisering - känner igen & utnyttjar systemets struktur, hanterar stora tidssteg och överlapp, 1K element i interaktiv tid DEM-lösare i MATLAB för analys och experimentering med kraftträd, parallelisering, wake/sleep, redo för storskaliga simuleringar superdatorcentrum HPC2N Ny SPH-metod – ”constraint fluid”, paralleliserbar på GPGPU – 1M i interaktiv tid Status”PellIt”

gpufluids1 gpufluids2 gpufluids3

Status”PellIt” Demonstrator rulltrumma Prototyp implementerad med AgX Multiphysics Toolkit 1000 stelkroppar - tidssteg 1/60 s, 10 fps (ca pellets behövs) Kan analysera materialflöden och kontaktkrafter Slig saknas, pellets överdimensionerade, materialmodell, förbättra trummans kollisionsgeometri

Frågor simulering rulltrumma Hur använda simuleringen? Vem är användaren? Vad mäta & analysera? - materialflöde/rheologi: hastighetsfält, volymflöde ur trumma, stress-tensor, "rotationen in lager-lager" - kontaktkrafter, tryck i pellets - agglomerering (tryck, materialsammansättning, rate-ekvation?) - sönderbrytning (tryck, skjuvning, rate-ekvation?) - jämnhet/ojämhet i pelletsutflöde genom slits och rullsikt - exponering av pellets vid bränning - råkula massa 3 g 12.5 mm Vad optimera i kulrullningsprocessen? - volym pellets per tidsenhet - utnyttja utbredningen på rullsikten - kvalitet pellets - sfäriska, jämn radiefördelningen - energiförbrukning,... Viktiga parameters? - rotationshastighet - tiltvinkel - volym slig inflöde - fukthalt, bindemedel

Förslag: doktorandprojekt Resurser finns för forskning kring grundläggande simuleringsmetoder för komplexa material och mekaniska system - inklusive granulära material UmU policy för tillämpningsorienterade projekt - medfinansiering från industrin Förslag: doktorandprojekt Placeras i UMIT-miljön, kan ingå i företagsforskarskolan vid UmU (50%, 27/11) Knyts till PhD Forum "Simulering granulära material" Att diskutera - projektets leverabler - övriga deltagare, användare, utvecklare