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Enhancing the computational performance of granular flow simulations in DEM and CFD-DEM with adaptive sparse contacts (ASC)

Audrey Collard-Daigneault, David Vidal, François Bertrand et Bruno Blais

Article de revue (2025)

[img] Accès restreint: Personnel autorisé jusqu'au 17 décembre 2026
Version finale avant publication
Conditions d'utilisation: Creative Commons: Attribution-Utilisation non commerciale-Pas d'oeuvre dérivée (CC BY-NC-ND)
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Abstract

The Discrete Element Method (DEM) is a popular numerical method to predict granular flows. However, systems containing a considerable number of particles entail significant computational costs. In this work, we present the Adaptive Sparse Contacts (ASC), designed to enhance the computational efficiency of DEM simulations, particularly for particles in a quasi-static state, through granular temperature evaluation. An extension to CFD-DEM with an advection term that allows the fluid-driven particle motion is also presented. Results obtained with a rectangular hopper case show the adaptability of the algorithm with respect to the variation in particulate flow dynamics with a speedup up to 2.4x. The sensitivity of the method to the granular temperature threshold is assessed using a dam break case. Evaluation of the ASC on fluidized bed and pneumatic conveying cases shows suitability for capturing dense particle-laden flows in CFD-DEM simulations.

Mots clés

Renseignements supplémentaires: CHAOS Laboratory
Département: Département de génie chimique
Centre de recherche: URPEI - Unité de recherche en procédés d'écoulements industriels
Autre
Organismes subventionnaires: NSERC, Multiphysics Multiphase Intensification Automatization Workbench (MMIAOW)
Numéro de subvention: RGPIN-2020-04510, CRC-2022-00340
URL de PolyPublie: https://publications.polymtl.ca/61926/
Titre de la revue: Powder Technology (vol. 452)
Maison d'édition: Elsevier
DOI: 10.1016/j.powtec.2024.120530
URL officielle: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2024.120530
Date du dépôt: 16 janv. 2025 14:22
Dernière modification: 13 nov. 2025 16:42
Citer en APA 7: Collard-Daigneault, A., Vidal, D., Bertrand, F., & Blais, B. (2025). Enhancing the computational performance of granular flow simulations in DEM and CFD-DEM with adaptive sparse contacts (ASC). Powder Technology, 452, 120530 (16 pages). https://doi.org/10.1016/j.powtec.2024.120530

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