混合过程的模拟与验证

在许多实际情况下，在完成流体仿真计算后需要对结果进行验证，以确保所选模拟方法对特定环境的适用性，尤其是在对质量和安全有高标准要求的制药行业。这里，通过一个混合容器的算例来说明如何处理这个问题的。

验证过程的第一步是要确定通过模拟描述的确切问题。模拟是否需要预测混合时间（例如溶解盐、使悬浮液均匀化）、剪切应力（对于许多生物源性物质）、壁面磨损或喷口形成以及进气量，这是一个很大的区别。

当一个合适的模拟模型被选择后，我们开始寻找发表的，同行评审的文献，其中包含可以与我们的模拟进行比较的数据。在没有出版文献的情况下，我们也自行设计和进行实验。一旦数据被发现或生成，实验将在虚拟仿真环境中重现。通过对影响模拟的数十个参数进行微调，我们确定了能够预测实验结果的精确设置。这个过程比我在这里描述的要复杂得多，包括鲁棒性检查、上下限检查、不同来源的交叉检查等等，但本质上这就是它的要点。图中显示了调整后的模拟与发布的测量值的比较。

只有当一个合适的数学模拟模型和一组合适的参数被识别出来时，才有可能进行实际的预测模拟，以获得高可信度的结果。特别是对于制药行业，提供广泛的文档，包括版本控制、完整的软件源代码、可读的结果文件等，以使合规过程尽可能透明。

客户示例：盐溶解-实验和CFD模拟

该算例是建立一个CFD模拟模型来预测盐在注射用水（WFI）中的溶解。一旦CFD模型成功地复了实验（使用不同的搅拌器和转速）且具有足够的精度，就可以使用相同的模拟方法来预测其他搅拌器的盐溶解。这确保了整体混合性能保持不变，同时允许工程设计人员自由更新设备。一旦确定了合适的混合器（容器）和相应的转速，就可以以类似的方式使用不同的CFD模型，以确保不违反临界剪切速率值。

下图显示了不同搅拌器和转速的实验（红色）和模拟（蓝色）之间的比较。所有模拟值均在测量误差范围内。