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新型生物人工肝反应器悬浮培养参数的优化测定
目的 对新型生物人工肝反应器进行参数的优化测定,以寻找更适合肝细胞生长的工作条件.方法 从实验和仿真两方面优化运行参数.通过调节生物反应器旋转速度、培养液流速,寻找能使细胞微载体均匀悬浮于反应器的合理运行参数.利用流体动力学仿真软件Fluent对新型生物反应器进行仿真,将仿真结果与实验结果进行对比得出合理工作范围.结果 生物反应器的旋转往复周期Z越大,反应器内细胞微载体达到均匀悬浮状态时所需的培养液流速就越大,即控制培养液流动的蠕动泵转速L越大.在确保细胞微载体均匀悬浮分布下,往复周期Z=0.5min时,没有合适的L值满足要求;往复周期Z=0.4min时,L的工作范围为120～160r/min;往复周期Z=0.3min时,L的工作范围为80～160r/min.结论 合理的运行参数优化了生物人工肝的工作方式,为动物实验及临床实验奠定了基础.
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基于Fluent的非定常组织间隙流场的数值模拟
研究人体小腿骨间膜组织间隙中蛋白质非均匀分布情况下组织液的流动,探讨组织液流动与经络实验发现的同位素循经迁徙现象的关系.根据解剖实验发现的骨间膜毛细血管平行排列的特点以及Weinbaum提出的细胞层面上的微观纤维基质模型,建立组织液流动的渗流多孔介质模型,用计算流体力学软件FLUENT计算组织液流动.结果显示:(1)组织间隙蛋白质是非均匀分布的.靠近动脉端,高静水压引起毛细血管内液体的净流出,使组织蛋白无法扩散到血管壁附近;在静脉端,由于毛细血管内静水压较低,蛋白质可以扩散到血管壁附近.(2)毛细血管平行排列会引起组织液的定向流动(0.65 cm/min).(3)间隙注射同位素的扩散具有一定的方向性,Fluent仿真显示其与示踪剂循经迁徙的显像很相似.(4)组织液的流动对间隙细胞产生切应力,大切应力的值约为44 Pa.数值模拟结果可以解释经络研究中发现的一些现象,对组织液这一未知领域的研究具有重要意义.
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基于FLUENT3D生物打印喷头内部流场的数值模拟分析
背景:随着3D打印技术的发展,人工构建组织和器官的一种方法是通过构建有利于细胞生长的三维支架来进行器官和组织的培养.目的:为解决支架在进行3D打印过程中的过堆积问题.方法:利用美国 ANSYS 公司开发的有限元分析软件 Fluent,对打印喷头的挤出过程进行分析,得到适合纤维素凝胶复合物3D打印的材料黏度和挤出压强,进行实验并运用对比观察的方法.结果和结论:模拟结果和实验结果的误差小于5%.模拟数值在动力黏度为45和压强为0.10-0.12 MPa,解决了纤维素凝胶类复合材料在进行3D打印过程中的过堆积现象得到了解决,保证了3D生物打印支架有良好的空隙.
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FLUENT仿真计算在丝网印刷作业环己酮弥散分析中的应用
[目的]了解丝网印刷作业中多个化学危害源共同作用下的环己酮弥散规律与控制特性.[方法]利用FLUENT软件对丝网印刷作业环境中环己酮的弥散过程进行数值模拟,根据监测结果和计算结果讨论丝网印刷作业环境中毒物浓度的空间分布特点,研究通风口位置、入风口风速、入风口面积、障碍物存在对环己酮弥散的影响.[结果]化学危害物浓度场可视性地揭示出化学危害物在墙壁周围和化学危害源附近容易集聚.基于不同入风口风速、不同入风口截面积、不同送风形式的化学危害物浓度模拟结果显示:(1)入风口风速为0.8 m/s时的车间内化学危害物浓度低于入风口风速为0.2 m/s时,表明入风口风速是化学危害物弥散的重要控制因素之一;(2)入风口截面积增大后,车间内气流组织形式发生变化,直接影响到气流流动速度场的改变,导致化学危害物浓度稀释而使得浓度场发生较大变化,表明入风口截面积大小同样是化学危害物弥散的重要因素之一;(3)不同的送风形式(左侧窗户或右侧窗户送风)形成的气流组织不尽相同,当气流自化学危害源上风向进入时,有利于车间内化学危害物随着气流经印刷机上方排风罩排出.[结论]利用FLUENT仿真计算进行丝网印刷作业过程中环己酮弥散分析,可以可视性地揭示化学危害物在三维空间中的分布形态和集聚规律,有利于职业病危害因素的监测和防范.
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基于FLUENT的循环流化床锅炉冷态流场数值分析
建立三维循环流化床锅炉的物理模型，基于Simple算法，运用RNG k-ε湍流方程，结合有限体积法对控制方程进行离散，对炉膛冷态流场进行模拟，在一次风速不变的情况下，针对二次风速分别为40 m/s、45 m/s、50 m/s工况下的流场分布进行对比分析，并通过试验来验证。结果表明：随着二次风速的增大，流场趋近平稳，为锅炉热态运行调整提供参考依据。
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洗瓶机喷管参数的数值模拟及优化研究
根据立式超声波洗瓶机的工作原理,在分析竖壁上水滴相关参数的基础上,求得西林瓶内壁上小水滴所受的各个力的大小,并得到吹落水滴所需的小空气流动速度.通过GAMBIT建立7 mL西林瓶内壁模型并划分了精细的网格,运用Realizable k-epsilon两方程模型,利用FLUENT软件模拟了喷管气冲时瓶内的流场,得出了洗瓶机气冲时为吹落7 mL西林瓶内壁水滴所需的喷管佳位置、内径以及与之相对应的喷管中的小空气流速.
