曲面混流搅拌桨生物反应器流动特性研究

发布时间：2024-01-20 19:21

　　生物反应器是细胞体外培养的核心装置,在生物医药领域发挥着越来越重要的作用。搅拌式生物反应器具有工艺简单、操作方便、细胞适应性好等特点,是目前使用最广泛的反应器结构。但反应器内部流场比较复杂,无法通过理论计算得到解析解,同时机械搅拌产生的剪切力将对细胞产生损伤作用,因此非常有必要对搅拌反应器内部流动特性进行详细数值模拟研究。本文对底入式生物反应器进行了流动特性模拟,开发了适用于细胞培养环境的曲面混流搅拌桨,并对搅拌桨结构参数进行了优化设计。论文的主要研究工作和取得的成果如下:(1)建立了搅拌式生物反应器模型,采用多重参考系法(MRF)对反应器内的流场进行了数值模拟计算。模拟得到速度场与实验结果进行了比较,发现两者吻合较好,验证了模拟方法的准确性与可行性。比较了Standard k-ε、RNG k-ε和Realizable k-ε三种湍流模型的模拟结果,发现RNG k-ε模型的模拟结果与实验测量值的偏差较其他两种湍流模型大。(2)研究了RT桨、PBT桨、EE桨和B-EE桨四种搅拌桨对生物反应器流动特性的影响。结果表明,采用本文提出的B-EE桨反应器,其平均湍动能最大,剪切率水平较低,兼有良...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

本文编号：3881411