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生物反應工程：生物反應過程的產品包括，生物質，酶，初級和次級代謝產物，蛋白，這些可以廣泛用于制藥、食品，化學，農業或能源生產。反應器，胞外環境因素，包括反應器設計，操作條件和培養基形式，對細胞代謝都有重要影響。目前，生物反應器工程的目標是，探索反應器中細胞生理代謝機制，放大生物過程，滿足低成本生產。中國生物反應器工程前沿生物反應過程是一個活細胞的復雜的代謝過程。

現通過CFD模擬分析SDS反應器內小蘇打顆粒的分布狀態，添加擋板式的擾流措施來確保小蘇打又好又快地與煙氣混合均勻。計算模型及邊界條件1模型建立 按照反應器所提供圖紙大小以1：1建立三維模型，模型如下： 圖1 反應器模型 圖中in-a~in-d分別為4的小蘇打顆粒分布監測面。

模型的幾何參數如下：計算域高 h = 6 Dh特征長度 Dh = 4A/X = 10 mm計算域邊長 c = 66.1 mm棒束中心間距 P = 12.6 mm邊緣反應棒到邊界距離 = P' - P/2 = 1.55 mm燃料棒直徑 DC = 9.5 mm套管直徑 DG = 12.14 mm計算域示意圖02 研究方法該案例選用三種模型進行數值模擬

3 計算結果及分析為了探究改良葉型對旋轉空化器水動力學特性的影響，針對不同的轉速（ω = 3 500，4 000 ，5 000 ，6 000 ，8 000，10 000，12 000 r/min）工況進行了數值模擬計算，并與原始葉型在相同轉速工況下的數值模擬結果進行了對比。圖 5 所示為不同轉速下 2 種葉型旋轉空化器所形成空泡形態的俯視圖。從圖中可以看出，空泡尺寸是隨轉速的升高而增大的。

Fig. 2 不同溶液體系轉氨酶對苯乙酮和異丙胺活性變化 其具體反應數值如下（反應時間均為24h）： 水單相：苯乙酮50g/L，轉化率80%，ee值99% 雙相：苯乙酮400g/L，轉化率5%，產物濃度20g/L 純底物（2%含PLP和濕細胞的水溶液）：產物濃度100g/L。進一步使用連續反應器，時空產率每24h可達到168g/L 。

其高效的計算能力和靈活的模型設置，使其成為多相流數值模擬的理想工具。軟件案例界面結語LMFD2.0的發布為多相流數值模擬技術帶來了顯著的進步。憑借其強大的功能和用戶友好的設計，LMFD2.0將為科研人員和工程師提供更加高效和便捷的模擬工具，助力多相流研究和工程應用的深入發展。

化工 化工工程是CFD重要的應用與發展領域，著名的CFD商業軟件Fluent就誕生于化工領域，CFD能夠準確地描述化工過程中的流體流動、混合、傳熱規律，近年來逐漸開始耦合到化學反應中應用于化學工程領域，并表現出巨大潛力。采用CFD與化學反應動力學相結合的方法可以將反應器內流動、混合、傳熱、反應等過程同時考慮，從而實現對非理想反應器的準確數值模擬。 3.

對撞擊流式反應器的研究目前也相當成熟，利用數值模擬方法對撞擊流式反應器進行流場分析是常用的技術手段。利用FLUENT軟件對某撞擊流反應器進行數值模擬。通過數值模擬手段對其幾何結構進行優化，探索得到其最優的結構參數。以某結構參數的反應器為例進行以下數值模擬流程介紹。通過精細的網格劃分和仿真設置，模擬了反應器內部的流場特性，以云圖和流線方式顯示反應器內部流場的速度分布和壓力分布。

化工 化工工程是CFD重要的應用與發展領域，著名的CFD商業軟件Fluent就誕生于化工領域，CFD能夠準確地描述化工過程中的流體流動、混合、傳熱規律，近年來逐漸開始耦合到化學反應中應用于化學工程領域，并表現出巨大潛力。采用CFD與化學反應動力學相結合的方法可以將反應器內流動、混合、傳熱、反應等過程同時考慮，從而實現對非理想反應器的準確數值模擬。 3.

數值模擬過程中，對實際物理模型進行了一定的簡化，并將整個橄欖油渣鍋爐劃分為兩個不同的計算域： 爐排區域：在此區域中焚燒橄欖油渣，考慮橄欖油渣的燃燒反應； 熔爐區域：在此區域中不計算橄欖油渣的燃燒反應，但會計算氣體之間的燃燒反應。

用于 CFD 預測和生物模擬的 Cadence 產品計算流體動力學 (CFD) 是多物理場系統分析的一個方面，它使用數值模型模擬流體的行為及其熱力學特性。Cadence 強大的 CFD 套件 – Fidelity CFD可以解決多相流、不可壓縮和可壓縮流、層流、聲學、粒子跟蹤、燃燒現象、熱交換器、擴散、煙霧傳播等問題。

核反應堆作為核電站的核心設備，其安全、高效運行至關重要。多相流現象廣泛存在于核反應堆的各個系統和設備中，如冷卻劑的多相流動、燃料元件的傳熱、蒸汽發生器的汽水分離等。準確模擬和分析這些多相流現象，對于核反應堆的設計、優化、安全分析以及事故預防和處理具有重要意義。多相流模型作為一種有效的工具，能夠對復雜的多相流動和傳熱過程進行數值模擬和預測，在核電領域得到了廣泛的應用和深入的研究。

最后，為了研究所提出的超表面的光學傳感性能，采用具有一定厚度的分析物進行模擬。為了涵蓋太赫茲傳感研究中使用的生物醫學材料，我們調節分析物的介電常數對光譜進行分析，如圖7所示，來比較準BIC模式和本征模式的傳感性能。折射率生物傳感器的靈敏度S定義為Δf/Δn，其中Δf是將分析物置于超表面上時的共振頻率偏移，Δn 表示模擬分析物的折射率。

鑒于此，本文工作針對Theofanous等[7]的沖擊拋灑實驗，開展了對應的雙流體模擬，并定量對比了數值模擬結果和實驗結果，以為后續系統研究沖擊作用下顆粒物料的流動傳遞反應特性奠定基礎。1.數值模擬方法和參數設置本文相關數值模擬都是基于計算流體力學開源軟件OpenFOAM中的雙流體模型，所用到的求解器為基于blastFOAM的blastEulerFoam。

【文章簡介】 1.背景介紹 膜生物反應器（ MBR ）技術，即生物反應器與膜分離相結合的技術，由于其占地面積小、自動化程度高、處理高效等優點，已成為當前市政污水處理和水再利用最具發展前景的技術之一。在 MBR 中，流體力學參數是直接影響停留時間、生物反應過程、污染物去除、膜污染和能耗的關鍵因素。

圖1.4 從左到右依次為微孔曝氣器（上海尚析）、旋流曝氣器、射流曝氣器2、CFD與研究對象概述2.1 CFD簡介CFD是計算流體動力學（Computational Fluid Dynamics）的縮寫，是一種通過數值方法模擬和分析流體流動、傳熱、化學反應等物理現象的技術。其核心是通過數值方法求解基本的方程組（比如N-S方程、氣體狀態方程、化學反應方程）來獲取流場內的各種信息。

圖 4.2溢洪道場景 圖 4.3潰壩場景3.3 化工領域 在化工生產中，許多化學反應過程都涉及到多相流現象，如氣液反應、液液萃取、氣液固三相流化床反應等。Level-set方法可以用于模擬這些過程中的相間傳熱、傳質和化學反應等復雜現象，幫助研究人員深入理解反應過程的物理化學機制，優化反應器的結構和操作條件，提高反應效率和產品質量。

01 研究背景核電站正常運行期間，核反應堆廠房內的溫度較高，即使停堆后，此區域的溫度仍然維持在較高的水平。在停堆期間，高溫使得此區域維修工作無法正常進行，導致維修工期延長，因而需要設計輔助手段來給反應堆廠房內降溫。數值模擬方法對于方案的設計與驗證提供了有力工具。

反應器優化設計：CFD技術可以模擬反應器內的流體流動情況，包括流速、壓力、溫度等參數的分布，為反應器的設計提供科學依據。結合ICA技術，可以進一步優化反應器的結構參數和運行條件，提高反應效率和處理效果。水質管理和污染控制：CFD技術可以模擬污水處理和飲用水凈化過程中的化學和生物反應，優化消毒過程中的臭氧分布和混合效果。

基于模擬結果，工程師可調整反應條件，如反應時間與反應物濃度，從而顯著提升化學處理效果，確保污水中有害物質得到更高效清除，滿足日益嚴格的排放標準。生物處理：深度優化，促進微生物代謝生物處理作為污水處理的核心環節，依賴于活性污泥反應器與生物膜反應器的微生物代謝作用。積鼎CFD仿真分析技術深入模擬反應器內的流體流動、混合狀態及生物體與污染物相互作用，為工程師優化反應器結構提供參考。