细胞剪切耐受性检测装置的设计、模拟及验证

针对动物细胞培养过程中流场作用力对其的制约作用,文中借助计算流体力学的方法设计了一种新型的微流道装置。在该装置内可以产生分布均一而恒定的流场剪切力,并且大小与装置内液体的流速密切相关;同时本次研究采用了微尺度的粒子图像测速技术(PIV)对实验结果进行了验证。结果表明数值模拟得到的流场结构与PIV拍摄得到的流场非常接近,具有很好的吻合性,建模及计算结果是准确可信的。     

发酵工程课程教学改革与实践探索

发酵工程是一门理论性与应用性并重的课程。文章围绕华东理工大学发酵工程课程教学改革,介绍了课程知识体系、教学手段、教学内容的优化,以及理论与实践相结合、线上与线下相结合、基础与前沿相结合的教学方式。相关改革举措有助于实现复合型应用创新专业人才培养的目标。     

基于时间常数与CFD相结合的反应器放大方法

为解决生物发酵过程放大问题,文中提出了一种基于时间常数分析与计算流体力学(CFD)相结合的生物反应器放大方法。首先根据大肠杆菌发酵过程生理代谢数据,对诱导前后两阶段氧消耗和底物消耗时间常数进行了计算。通过菌体"消耗型"时间常数与设备的"供给型"时间常数的对比分析发现,诱导前为供氧条件限制,而诱导后为混合条件限制。在菌体生长期需保证氧传递时间常数t_(mt)<4.2 s,即k_La>0.236 s~(-1);而在诱导期需保证混合时间t_m<36 s。据此,对工业规模20 t生物反应器进行了理性设计,并通过CFD方法对设计方案进行验证。结果表明:设计的反应器k_La大于0.236 s~(-1),且混合时间小于36 s,氧传递和混合性能均达到设计要求,能满足诱导型大肠杆菌高密度发酵过程的需求。     

齐次函数Euler公式的一类推广

通过使可微多元齐次函数的条件一般化,将k次齐次函数的Euler公式推广到了一般情形,给出了相关结论,为一类多元函数偏导数求解问题提供了简便方法。     

多种搅拌型式下高黏黄原胶混合过程研究

黄原胶的发酵后期发酵液体系黏度增大,呈典型假塑性非牛顿流体特性,发酵液体系的混合成为提高黄原胶发酵生产水平的主要制约因素。研究黄原胶的混合特性与影响因素从而提高混合效果意义非凡,因此文中采用比色法与pH法相结合的方式研究黄原胶水溶液的混合过程。重点考察了6种桨型组合、3种黄原胶质量分数、2种通气比和4种单位体积功率。通过以上研究得出对于高黏体系,不同搅拌型式的混合效果区别很大,大桨型组合(D/T=0.9,0.95)的混合效果明显好于小桨型(D/T=0.43);对于相同直径(D/T=0.43)的组合桨,轴流桨组合的混合效果比径流桨组合好;得到混合时间与单位体积功率、表观黏度的关联式。这一结论为工业上提高黄原胶发酵产量提供了理论指导,具有一定的实际意义。     

新工科教育背景下智能生物制造专业人才培养模式探索

新工科建设对工程科技人才的培养提出了巨大的挑战。智能生物制造作为未来经济社会可持续发展的重要组成部分,其人才培养模式也需要与时俱进。文章首先阐述了新工科背景下智能生物制造的人才需求,其次指明了现有人才培养模式存在的不足,最后以华东理工大学生物工程学院为例,介绍了智能生物制造领域专业人才培养的改革举措及成效,以期为其他高校生物制造专业和其他新工科领域的人才培养提供新的思路。     

Al-AlN选择性吸收涂层性能分析及光学模拟

研究了双层Al-AlN吸收层加减反射层结构膜系,并对这种结构膜系涂层性能进行分析和模拟,在模拟得到单层Al-AlN层的膜厚和填充因子基础上,工艺优化制备得到的Al-AlN选择性吸收涂层吸收率达到0.942,100℃发射率为0.044,聚光比为1条件下,光热转换效率为0.89。     

生物工程创客体系构建和创新人才培养探索——以华东理工大学“生物创客”为例

生物工程创客体系致力于培养生物工程领域具有“酷爱科技、知行合一、追求卓越”的创客精神的人才。为了培养智能生物制造新工科人才而构建的生物工程创客体系旨在培养大学生的创客精神和创新能力。文章探索了生物工程相关学科理工结合培养交叉创新人才的思路和做法,可为新工科专业人才队伍建设和学生创新能力培养提供参考。     

不同搅拌系统气液氧传递的计算流体力学模拟

研究了搅拌槽中搅拌桨组合形式对气液氧传递特性的影响,主要采用Garcia-Ochoa和Gomez基于Higbie渗透理论提出的气液氧传递理论模型,在ANSYS CFX11.0软件基础上开发了用于模拟搅拌生物反应器中氧传递过程的方法。通过模拟比较了不同搅拌桨组合的气液氧传递系数,以及在有氧消耗和无氧消耗情况下反应器内饱和氧浓度的分布,发现上层为轴流式的三宽叶搅拌桨底层为径流式的六弯叶圆盘透平桨的组合形式氧供应能力最强,体积氧传递系数与桨的形式没有直接关系,同样的搅拌桨安装在不同的桨组合中或在不同的操作条件下所形成的体积氧传递系数是有差别的。     

生物搅拌反应器内混合情况的CFD模拟及在发酵中的应用

用计算流体力学(CFD)方法模拟了50 L生物反应器中不同的,搅拌桨组合对搅拌流场、混合时间的影响,并从流体力学角度对生物反应器搅拌桨组合进行了优化.将模拟优化结果用于重组大肠杆菌发酵过程,结果表明,优化后的搅拌桨组合可以改善发酵罐内部的流场和气体分布,能够明显降低获得相同溶氧所需的转速和最大通气量,而菌体生物量和产酶水平也略有提高.