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确定细胞旋转扩散系数的计算流体动力学方法
这项工作提出了一种使用连续流体力学理论估算各种尺寸的细胞和粒子的旋转扩散系数(Dr)的简单计算方法。我们计算了浸没在流体中的细胞和粒子的扭矩,以找到迁移系数,然后通过在爱因斯坦关系中替换扭矩来获得Dr。几何结构使用三角形网格构建,模型用计算流体动力学技术求解。与广泛使用的模型相比,这种方法不那么密集,效率更高。我们模拟了八种不同的粒子几何形状,并将结果与之前的文献进行了比较。
图:本研究中使用的(a)球体、(b)椭球体、(c)TMV、(d)球柱体(大肠杆菌)、(E)双峰、(f)三重、(g)四面体和(h)双凹盘(红细胞,RBC)形状的网格。所有网格都会重新缩放,因为八个粒子之间的大小差异很大。
图:角速度下粒子的扭矩。
计算流体动力学:在制药技术中的应用
考虑到CFD在药物应用方面的研究兴趣日益浓厚,本章的目的是概述最近的科学成果,并深入了解该领域的应用可能性。本章旨在为读者提供与CFD方法相关的简要理论背景和基本术语,而不涉及数学和数值算法的细节。主要面向制药技术领域的研究人员,我们专注于该技术在测试和优化制造工艺、装置/设备性能、药物输送系统有效性等方面的可能应用。
图:140 L/min下穿过网格孔中心平面的湍流动能:(A) 1999μm和(B)532μm网格孔径尺寸。
图:60 L/min时吸入器内的载体颗粒轨迹(从左至右,d=32、108和275μm)。
图:50 rpm时篮筐周围的速度大小云图。
图:CFD预测了(A)模拟肠液和(B)均质化FDA膳食片剂表面的剪切应力。
图:CFD模拟了不同间隙尺寸和空气体积率下的时间平均颗粒体积分数分布。
图:喷涂开始后1秒,Wurster涂布机中涂层过程的模拟结果显示:(A)整个系统,(B)显示单个颗粒涂层分布的部分,以及(C)四个单个颗粒上的涂层分布。
计算流体动力学(CFD)建模及其在食品接触面清洁中的应用:综述
在食品工业中,确保清洁生产设备对于保持产品质量和保障消费者健康至关重要。为了获得最佳的几何清洁效果,考虑流动、污垢和清洁液之间的具体相互作用至关重要。计算流体动力学(CFD)是模拟流体流动行为的强大工具,特别是在动量、质量和能量传递方面。它已被广泛用于模拟食品卫生中的消除过程。探讨了CFD模型的构建和食品接触面的清洁。此外,本文还概述了关于污垢和清洁机制的现有CFD研究。本文旨在探讨CFD模型在表面清洁土壤方面的现状,为食品清洁过程提供有价值的参考。
图:波纹管的周期。
图:传热表面的结晶和结垢过程。
图:清洁过程中的示意步骤。
图:定义的清洁机制概述。
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计算机技术在科学&技术&工程&数学中得到了广泛的应用,力学方面,计算机技术成为了科学的第四次革命性技术,现在基于计算机的数据科学已经逐步成为力学等其他科学发现的第四范式。人工智能、大数据、数字孪生等概念已经逐步成为当今时代的主题。智能制造、智能算法、数据驱动力学、大语言模型、自动驾驶在当今社会展现出巨大潜力,吸引了大量的研究人员。同时高性能显卡和多核中央处理器的出现为大规模数值模型的高性能计算提供了强大算力。然而因为该领域的论文较多,涉及内容较广,需要的知识量较大,不仅需要力学,数学,物理的知识,还需要计算机、数据科学、大数据分析的知识。