颗粒材料流动的比较分析：离散元方法与光滑粒子流体动力学方法
软凝聚态物质
2025-03-03 v1 计算物理
摘要
我们比较了两种广泛使用的拉格朗日方法用于建模颗粒材料：离散元方法（DEM）和光滑粒子流体动力学（SPH）。DEM 对单个颗粒间的相互作用进行建模，而 SPH 使用本构流变模型将颗粒材料视为连续体。具体而言，我们在 SPH 中采用了 Drucker Prager 粘塑性模型。通过检查每种方法独有的关键参数（如 DEM 中的恢复系数和 SPH 中的剪胀角），我们评估了它们对二维土壤坍塌预测相对于实验结果的影响。虽然 DEM 需要计算成本高昂的参数校准，但 SPH 得益于连续体尺度的流变模型，允许大多数参数直接从实验室测量中确定，并且所需的颗粒数量显著减少。然而，尽管 SPH 具有计算效率，但它难以捕捉在 DEM 中观察到的复杂颗粒流动行为，特别是在滚筒模拟中。相比之下，DEM 提供了更大的通用性，能够适应更广泛的流动模式，同时保持相对简单的模型表述。这些发现为每种方法的优势和局限性提供了有价值的见解，有助于为颗粒流动模拟选择合适的建模技术。
引用
@article{arxiv.2502.21032,
title = {Comparative Analysis of Granular Material Flow: Discrete Element Method and Smoothed Particle Hydrodynamics Approaches},
author = {Jaekwang Kim and Hyo-Jin Kim and Hyung-Jun Park},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.21032},
year = {2025}
}