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多尺度离散模拟软件DEMms

DEMms是由中国科学院过程工程研究所研发的一款面向颗粒、散料和多相体系大规模模拟的科研与工程软件。该软件能高效利用CPU、GPU等多种计算资源并实现大规模异构并行计算，适应复杂的颗粒与设备形状和物性。软件耦合了独特的颗粒粗粒化模型与流固耦合方法，能高效对接多种开源流动求解器，具备长时间或准实时模拟宽粒径分布和反应-传递耦合的工业过程的能力，为虚拟工厂和高水平数字李生的建立提供有力手段。

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特色功能

大规模颗粒模拟能力

支持上万CPU核心并行计算，效率>45%

支持GPU加速计算，每秒粒子更新数>10^8

计算颗粒数>10^9，可处理物理颗粒数>10^14

丰富的复杂体系处理功能

复杂颗粒与设备模拟

传质、传热和反应过程模拟

丰富的流体求解器接口大规模颗粒模拟能力

灵活的软件应用模式

自主知识产权，可提供颗粒作用与形状、多相流等专用功能定制

支持OpenFOAM、Solidworks、ICEM 等多种软件接口

典型应用

方锥形旋转混合器结构优化模拟

DEMms可用于研究增强物料轴向混合能力的机制。通过高分辨率时空数据提取及深入集成混合性能指标，全面了解物料混合信息、制定提高物料轴向混合能力的方式，并可通过多次数值试验优化挡板构型、个数、尺寸等参数，有效提升方锥形旋转混合器的综合效能。

宝钢BSSF滚筒法钢渣处理工艺模拟

粒径较小的钢渣从滚筒中部加入，与滚筒内部的大粒径钢球混合，以实现钢渣的冷却和研磨。DEMms可预测运行稳定时不同操作条件下滚筒内钢渣的贮存量，用于指导滚筒转速的设置，以保证工艺的连续操作。

气固循环流化床全回路模拟

DEMms使用双层区域分解策略实现贴体GPU并行技术，动态均衡分配气相、固相计算载荷，大幅提高了全回路计算对多个复杂组件的适应度和能效性。软件在物理模型跨多相流域、高精度计算非规则几何构体等方面表现出优势。

气固流化床设计优化模拟

DEMms在CPU-GPU气固流动离散模拟的基础上，采用GPU加速计算气固相间作用和反应、粗粒化技术加速计算颗粒间作用，大幅提高了离散模拟方法的时空尺度，从而满足气固流化床的设计优化需求。

烧结布料偏析调控

烧结矿的粒度偏析严重影响生产过程，采用DEMms可以模拟优化反射板底部的磁场排布，有效调控烧结矿的偏析行为，从而提高生产质量。

滚筒混合器结构优化

传统滚筒轴向混合性能较差，采用DEMms可以模拟优化滚筒内部挡板设置，增强颗粒径向抛撒与轴向导流作用，显著提高轴向混合效率，减少系统能耗。

胶囊形颗粒精确模拟

DEMms可以精确模拟胶囊形颗粒，获得长径比和密度分布对其混合行为的影响，为调控和优化该类颗粒的混合过程提供支撑。

MTO反应器催化剂尺度长时间模拟

DEMms可实现在催化剂尺度模拟MTO中试反应器8小时反应过程，可获得催化剂积碳完整过程，从而为调控催化剂积碳分布、进而优化MTO反应器操作提供支撑。

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