MatDEM5.0排种器播种模拟案例|第十次培训案例
在第十次“离散元法与MatDEM技术培训”中，将分享user_makeSeedDevice案例。如以下动图所示，该案例模拟了排种器播种过程。利用英伟达RTX 4060显卡进行计算，总耗时约30分钟，模拟真实世界4秒钟。
图1 排种器播种过程模拟（蓝色为播种器，绿色为土壤）
与常规的案例相同，该案例包括两个命令文件，分别实现结构体建模与导入，颗粒堆积，切割模型和数值模拟。图2为通过结构体建模得到的排种器颗粒模型。播种器的建模采用结构体建模，需对播种器各部件独立建模并拼接。首先建立空心圆盘，由两块圆盘和一块矩形拼接而成。本次模拟中对成穴器进行了简化，采用圆台建立成穴器模型（在5.0新版本中，可通过三角面进行精细化建模），成穴器数量支持自定义。为使内部种子能够顺利排出，在排种器与成穴器接触部位需进行开孔，通过MatDEM基本的mfs函数命令，可实现开孔设置。结构体建模完成后，堆积建模土壤体，设置长宽高后进行重力堆积，并对颗粒模型进行筛选与切割。分别筛选用于种子的颗粒单元和切割多余颗粒。随后导入结构体，并调整相应位置。
图3 初始几何模型
本次模拟中使用Tool_Motion函数实现播种器的运动，Tool_Motion支持组件的平动和转动，也可以利用Tool_Motion函数实现复杂运动的叠加计算。Tool_Motion类中定义XZ旋转速度和平移速度。
图4 播种器位移（上）与旋转（下）信息
计算前，随机指定种子组中的10个颗粒单元并声明为monitor组，记录monitor组内所有颗粒的XYZ坐标变化信息，可在模拟结束后查看内部颗粒运动轨迹。图5为随机指定的颗粒单元运动轨迹。此外，被排种器排出的种子坐标信息也是本次数值模拟中的重点关注要素。可在MatDEM中编写筛选函数，筛选出被播种的种子，记录到组中，并通过数组保存到excel中以后续分析。图5 随机颗粒运动轨迹
MatDEM提供了强大的后处理功能，可利用MatDEM制作播种过程动画，并支持切片观察与视角调整。图6给出了切片后的播种模拟过程动画，可直观看出播种器中种子播种情况。
图6 切片播种过程模拟 
