Simulering av granulära material - PellIt Kenneth Bodin, Martin Servin HPC2N, Institutionen för fysik 2009-10-02.

En presentation över ämnet: "Simulering av granulära material - PellIt Kenneth Bodin, Martin Servin HPC2N, Institutionen för fysik 2009-10-02."— Presentationens avskrift:

1 Simulering av granulära material - PellIt Kenneth Bodin, Martin Servin HPC2N, Institutionen för fysik 2009-10-02

2 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

3 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

4 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

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

6 Forskningsapproachen Accelerera simuleringsmetoderna - effektivare beräkningsmetoder och modeller Snabbare beräkningar och större tidssteg  realistiska system & systematiska analyser tidseffektiv och stabil lösare vid stora tidssteg 0.001-0.01 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”

7 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”

8

9

10 gpufluids1 gpufluids2 gpufluids3

11 Status”PellIt” Demonstrator rulltrumma Prototyp implementerad med AgX Multiphysics Toolkit 1000 stelkroppar - tidssteg 1/60 s, 10 fps (ca 100.000 pellets behövs) Kan analysera materialflöden och kontaktkrafter Slig saknas, pellets överdimensionerade, materialmodell, förbättra trummans kollisionsgeometri

12

13 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

14 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

15

16