生物反應(yīng)器是細(xì)胞體外培養(yǎng)的核心裝置,在生物醫(yī)藥領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。攪拌式生物反應(yīng)器具有工藝簡單、操作方便、細(xì)胞適應(yīng)性好等特點,是目前使用最廣泛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。但反應(yīng)器內(nèi)部流場比較復(fù)雜,無法通過理論計算得到解析解,同時機(jī)械攪拌產(chǎn)生的剪切力將對細(xì)胞產(chǎn)生損傷作用,因此非常有必要對攪拌反應(yīng)器內(nèi)部流動特性進(jìn)行詳細(xì)數(shù)值模擬研究。本文對底入式生物反應(yīng)器進(jìn)行了流動特性模擬,開發(fā)了適用于細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境的曲面混流攪拌槳,并對攪拌槳結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。論文的主要研究工作和取得的成果如下:(1)建立了攪拌式生物反應(yīng)器模型,采用多重參考系法(MRF)對反應(yīng)器內(nèi)的流場進(jìn)行了數(shù)值模擬計算。模擬得到速度場與實驗結(jié)果進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)兩者吻合較好,驗證了模擬方法的準(zhǔn)確性與可行性。比較了Standard k-ε、RNG k-ε和Realizable k-ε三種湍流模型的模擬結(jié)果,發(fā)現(xiàn)RNG k-ε模型的模擬結(jié)果與實驗測量值的偏差較其他兩種湍流模型大。(2)研究了RT槳、PBT槳、EE槳和B-EE槳四種攪拌槳對生物反應(yīng)器流動特性的影響。結(jié)果表明,采用本文提出的B-EE槳反應(yīng)器,其平均湍動能最大,剪切率水平較低,兼有良...

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

本文編號：3881411