Simulation nicht-konvexer Partikel mit der Methode der diskreten Elemente (DEM)

Die Auslegung von industriellen Prozessen setzt ein grundlegendes Verständnis der zu handhabenden Rohstoffe, Zwischen- und Endprodukte voraus. Anders als Stückgüter werden Schüttgüter meist kontinuierlich gefördert, sodass die einzelnen Partikel im Prozess sowahl mit der Fördertechnik als auch untereinander interagieren. Das Materialverhalten von Schüttgütern wird maßgeblich von der Form der Partikel beeinflusst. In den meisten Simulationen nach der Methode der diskreten Elemente (DEM) wird diese stark vereinfacht als rein-konvexe Geometrien, z. B. Kugeln, abgebildet. Diese könen, anders als reale Partikel, nur Kraft-, jedoch keine Formschlüsse bilden. In dieser Arbeit wird eine DEM-Simulation für beliebig geformte Partikel entwickelt. Erst die Verwendung nicht-konvexer Geometrien ermöglicht die Abbildung des Form-schlusses. Nur damit können Effekte wie Böshungswinkel oder laststabile Schüttungen erklärt werden. Der Fokus dieser Arbeit liegt sowohl in der Geometriebeschreibung und dem mechanischen Interaktionsmodell als auch auf effizienten Lösungsalgorithmen und der Parallelisierung des Problems, sodass die benötigte Rechenzeit zur Problemlösung minimiert wird.