DEMMS：让“含固体颗粒浆料流变特性”真正可视、可算、可控

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发布日期：2026-05-06

对于材料研发、精细化工、锂电浆料、凝胶、食品工程等行业，高固含率浆料的流变特性（黏度—剪切速率、触变性、屈服应力等）是决定产品配方和生产工艺的关键指标，直接影响产品合格率与产线经济效益。

长期以来，行业主要依赖传统方式开展流变特性研究，存在以下瓶颈：

实验室小样反复配制，配方迭代慢；
需借助流变仪、密炼设备开展多轮物理测试，流程复杂且易受设备精度、环境温湿度等因素干扰；
测试数据离散度高、关联性差，导致研发周期长、综合成本高企，错失市场先机。

针对上述行业痛点，大规模高性能颗粒模拟软件DEMMS 提供了技术革新路径：通过离散元数值模拟技术，精准重建浆料在流变仪内的真实动态行为，既能直接输出符合工业标准的宏观流变曲线，又能直观呈现微观颗粒的结构演化规律，帮企业告别 “反复试错” 的传统模式，实现浆料流变特性的高效、精准研判。

含固体颗粒浆料流变特性仿真

·DEMMS 功能优势·

高固含率浆料的真实微观建模

大规模高性能颗粒模拟软件DEMMS 采用离散元方法（DEM）模拟固体颗粒，并与非牛顿流体（CFD）双向耦合，实现固相——液相的微观交互模拟：

颗粒碰撞、接触、堆积、滑移
浆料内部局部剪切带形成
固相骨架结构随剪切速率变化的重构
颗粒体积分数对流变特性的影响

可直接用于：浆料设计、配方优化、剪切流程评估等。

CFD加载耦合用UDF库

DEMMS求解器与CFD初始化建立通信

求解器双向耦合通信同步计算

支持非牛顿流体模型（可定制）

DEMMS 软件内置主流非牛顿材料本构模型，可精准适配剪切稀化、剪切稠化、宾汉流体、触变/震凝等多类型浆体的流变行为模拟，覆盖工业级浆体的全品类应用需求。

非牛顿材料模型	适用类型
Power-Law（幂律）	剪切稀化流体，如陶瓷浆料、锂电浆料
Herschel-Bulkley	具有屈服应力的浓稠浆体
Bingham	类塑性材料，如泥浆、胶体
Carreau、Cross	具有复杂剪切响应的聚合物流体

DEMMS 软件支持浆料黏度、密度、屈服应力等核心物性参数的自定义灵活配置，可精准研判配方对浆料流变特性的影响。传统物理流变测试需耗费一周时间，基于DEMMS 数值模拟，仅需数小时即可完成同等维度的流变特性分析，大幅缩短研发周期，提升产品配方迭代效率。

颗粒尺度与流体网格尺度解耦

在高固含率浆料体系中，存在颗粒数量庞大、粒径分布跨度大的典型特征，而传统流体数值计算的网格尺度通常需远大于颗粒直径，这一技术矛盾导致仿真精度与计算效率难以兼顾，成为制约高固含体系流变特性精准模拟的瓶颈。对此，DEMMS 软件提供专属功能，可支持：

异尺度耦合（fluid grid ≠ DEM粒径）

流体网格可比颗粒大1～10倍
大幅降低CFD计算量
保留颗粒行为的细节

局部细网格

对近壁区域、剪切区进行网格加密，获得更精确的壁面摩擦、屈服应力分布。

模拟真实流变仪(密炼腔)旋转过程

为定量再现密炼腔（Banbury mixer）内部浆料在高填充、高剪切条件下的真实流变行为，基于大规模高性能颗粒模拟软件DEMMS 对密炼过程进行全三维动态模拟。该方法突破了传统宏观流变仪只能给出“黑箱”粘度曲线的局限，能够在颗粒尺度上揭示浆料中各组分（粘结剂、溶剂等）之间的微观相互作用、建立颗粒材料配方（固含量、粒径比、形状因子）与混合工艺参数（转子转速、填充系数、加料顺序）之间的定量关联、阐明颗粒群如何通过接触网络和流体桥联共同影响宏观流动特性，从而实现对浆料粘度演变规律的精准预测与调控，为制造过程控制和最佳流变性能设计提供理论指导。

该方法适用于固体体积分数高于0.45的致密悬浮液，尤其适用于密炼腔内典型的准静态、强剪切、稳态变形流动状态。为直接获得悬浮液的动态粘度，在具有三向周期边界的代表性体积单元中施加简单Couette流（两平行板相对运动），通过统计整个系统在稳态阶段的流体动力学力、流体阻力以及颗粒间表面接触应力。下图显示了周期性单元模拟结果。