使用收缩建模方法对生物材料的干燥过程进行三维过渡分析:应用于生物相容水凝
Naima Benmakhlouf1,2, Asma Mohamed Jadallah1
1Physics Department, Faculty of Science, Al-Baha University, Kingdom of Saudi Arabia.
概括
一个新的3D有限元素方法 (FEM) 模型准确地预测了生物相容的水凝干燥,考虑到热量,质量转移和收缩. 这种工具有助于优化生物医学和食品工程应用的干燥过程.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 食品工程 食品工程
背景情况:
- 生物相容水凝的干燥对于生物医学和食品应用至关重要.
- 精确建模合热量/质量转移和收缩是具有挑战性的.
- 现有的模型往往缺乏对这些合现象的全面模拟.
研究的目的:
- 开发和验证一个3D过渡有限元素方法 (FEM) 模型,用于模拟生物相容水凝的对流干燥.
- 为了结合连接的热量和质量转移与机械收缩行为.
- 为优化水凝干燥过程提供预测工具.
主要方法:
- 使用任意拉格朗-欧勒尔 (ALE) 框架开发了一个3D过渡FEM模型.
- 集成的依赖湿度的导热性和散热性.
- 模拟的合热量和质量转移与收缩诱导的网状变形.
- 用实验性对流干燥数据验证了玉米的模型.
主要成果:
- 该FEM模型准确地模拟了水凝干燥过程中的合热量和质量转移.
- 由于收缩,ALE框架有效地处理了网状变形.
- 模拟结果显示与实验数据有很强的一致性.
- 该模型成功预测了干燥行为,包括收缩效应.
结论:
- 开发的3D FEM模型是模拟和优化生物相容水凝干燥的强大工具.
- 这种方法增强了对干燥过程中复杂相互作用的理解.
- 该模型对提高生物医学和食品行业的干燥效率具有重要意义.
