全球两大颗粒仿真软件：来自西门子和新思

[ 软件介绍 ] 2026-10-30 07:00

什么是颗粒仿真？

颗粒仿真是指利用数值模拟技术，对大量颗粒在运动、碰撞、堆积及与设备相互作用过程中的行为进行分析与预测的工程技术。它能够模拟颗粒的运动轨迹、受力状态、流动特性及混合效果，广泛应用于化工、制药、食品、矿业、农业及粉体加工等领域，是研究散料处理与颗粒加工过程的重要手段。

颗粒仿真软件通常基于离散元法（DEM），支持颗粒运动与碰撞模拟、颗粒与流体耦合分析、混合与分离过程评估，以及设备磨损和颗粒破碎等问题的研究。通过虚拟仿真，工程师能够分析物料在料斗、输送机、搅拌设备及其他工业装置中的运动规律，优化设备结构与工艺参数，减少试验成本并提高设备运行的稳定性。

Ansys Rocky

💻 制造商

ANSYS, Inc.（已被Synopsys收购）

📘 软件介绍

Ansys Rocky 是工业界应用最广的DEM软件之一，它的突出特点是可以对复杂颗粒形态进行建模，除了常规球形和不规则实体颗粒外，还能模拟片状、壳状颗粒，以及刚性和柔性纤维，并利用 GPU 和多 GPU 求解器处理百万级颗粒系统。

软件还支持热传递分析，可模拟颗粒在碰撞、持续冲击和摩擦过程中的接触力学行为及热效应，用于评估温度、接触状态对颗粒流动和设备工况的影响。

常用于矿石、煤炭、粉体等散体物料的输送、混合和破碎分析，以及螺旋输送机、振动筛、破碎机等设备的颗粒流动、受力和磨损分析，也适用于食品行业的颗粒食品包装过程中的仿真。

例如，食品包装技术供应商博世包装技术（Bosch Packaging Technology）就曾将 optiSLang 与 Rocky DEM 结合，用于糖果、零食和烘焙食品等颗粒食品的垂直灌装包装仿真。

在垂直灌装中，提高落料频率可以提升产量，但落料间隔必须留够封口时间，否则颗粒容易夹入封口夹爪并带来维护问题。

博世以糖衣夹心巧克力豆为物料样本，用与工业过程相近的落料试验校准 DEM 模型参数，并评估颗粒系统随机性对仿真结果的影响，从而获得可用于垂直灌装过程分析的准确模型，为包装过程可靠性和封口维护优化提供依据。

在上述颗粒流动与包装工艺应用之外，对于多材料混合、颗粒间吸引/排斥作用以及部分流体作用等更复杂工况，Rocky 2026 R1新增了多材料混合程度计算功能，并加入新的自由液面和分子间作用力模型，使部分流体作用及颗粒间的吸引、排斥作用无需通过 CFD 耦合也能模拟。

🚀 入选理由

工业界应用范围广，复杂颗粒形态建模，以及颗粒破碎和磨损分析能力突出，大规模 GPU 求解成熟。

Simcenter EDEM

💻 制造商

Siemens Digital Industries Software 西门子数字化工业软件

📘 软件介绍

Simcenter EDEM（原Altair EDEM）是一款面向散体物料与颗粒系统的离散元仿真软件。

核心优势是物料建模与参数标定工具完善。软件提供预标定的物料模型，以及 EDEM Cal 和物料标定工具包，可辅助确定颗粒接触模型的参数，使仿真中的物料行为尽可能接近实际测试结果。

另外，EDEM还可以与 CFD、结构分析和多体动力学工具耦合，分析流体对颗粒运动的影响，以及颗粒物料对设备、运动部件和结构产生的载荷。

对于湿涂层、团聚、颗粒破碎和磁性颗粒等特殊问题，也可通过相应物理模型及 API 扩展仿真能力。

常用于建筑与采矿设备、矿物加工、农业机械及炼钢、制药、食品和化工等领域，分析散体物料流动、堵塞、泄漏、磨损、偏析和设备载荷等工艺与设计问题。

例如，全球领先的钢铁和矿业公司ArcelorMittal 的研发团队就曾使用 Simcenter EDEM 模拟烧结冷却器装料溜槽中的颗粒流动与偏析问题。

团队借助预标定材料模型建立并校准 DEM 模型，复现出的偏析结果与现场测量吻合；随后研究不同颗粒尺寸和填充率对偏析的影响，发现较大填充率有利于物料均匀分布，并通过虚拟测试不同装料溜槽方案，寻找兼顾产能和机械强度的设计方案，以提升烧结冷却效率。

对于上述烧结冷却器装料分析这类需要反复调整参数、比较不同方案的场景中，Simcenter EDEM 2026.1新增了可读的 JSON 仿真输入格式，可以通过脚本批量修改模型参数、生成不同的仿真配置，方便开展 DOE 和参数研究。

🚀 入选理由

全球知名DEM仿真软件，物料模型与参数标定体系成熟，颗粒工艺分析与多物理场耦合能力完善。

除了以上两款软件之外，颗粒离散元（DEM）仿真领域还有其他选择。例如，商业软件及仿真平台有Aspherix、PFC、STAR-CCM+、ThreeParticle/CAE ；开源工具则有 YADE、MercuryDPM、Lethe-DEM、LIGGGHTS、LAMMPS、phasicFlow。

不同软件在颗粒建模、计算性能、多物理场耦合和使用门槛等方面各有特点，受篇幅影响本次没有展开介绍，大家可以根据实际仿真需求、技术条件和预算进行选择。

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