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Updated: Jul 2, 2025

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Published on: June 9, 2023
创建基于CFD的3D分区模型的自动方法:朝着实时混合模拟的方向
Johan Le Nepvou De Carfort1, Tiago Pinto2, Ulrich Krühne1
1Process and System Engineering Center, Department of Chemical and Biochemical Engineering, 2800 Kongens Lyngby, Denmark.
本研究介绍了一种方法,可以从大型反应堆的计算流体动力学 (CFD) 数据自动创建隔间模型. 这些模型简化了混合,并准确地预测了实时的发酵过程.
科学领域:
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 生物工艺工程 生物工艺工程
- 计算流体动力学 (CFD) 是一种计算流体动力学.
背景情况:
- 对大型反应堆进行准确的建模对于优化生物工艺至关重要.
- 简化复杂的混合现象,同时保持关键的相互作用是一个重大挑战.
- 计算流体动力学 (CFD) 提供了详细但计算密集的模拟.
研究的目的:
- 开发一种自动化方法,从CFD数据中生成分区模型.
- 简化大型生物反应器中复杂的混合和反应动态.
- 为了实现生物过程的实时预测能力.
主要方法:
- 将CFD模拟结果转换为区间模型的质量平衡方程.
- 将分隔技术应用于不同的生物反应器几何形状.
- 将生成的隔间模型与Monod类型的生物动力学模型相结合.
主要成果:
- 生成的隔间模型成功地复制了CFD模拟的标记器混合配置文件.
- 基质梯度被证明会显著影响生物动力学,特别是在更大的尺度上.
- 结合模型实现了发酵过程的比实时更快的实时模拟速度.
结论:
- 基于CFD的自动生成区块模型提供了一个可行的简化策略.
- 这些模型准确地捕捉了反应堆的基本动态,并且具有可扩展性.
- 实时模拟能力对于生物处理中的数字双胞胎和预测应用至关重要.
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