[发明专利]一种基于CFD方法的细胞分离旋流器数值模拟方法

说明书

本发明提供了一种基于CFD方法的细胞分离旋流器数值模拟方法，其包括如下步骤：构建旋流器模型；对旋流器模型进行网格划分；对网格划分后的旋流器模型进行边界条件以及离散相颗粒设定；对设定边界条件以及离散相颗粒的旋流器模型进行求解以及后处理。本发明解决了目前对细胞在旋流器的分离过程研究方法对于设备条件要求较高，需要花费大量资金和精力的问题，对于研究分析细胞在旋流器内的分离过程以及分离效率有很好的参考意义。

技术领域

本发明涉及计算机数据处理技术领域，具体而言，涉及一种基于CFD方法的细胞分离旋流器数值模拟方法。

背景技术

哺乳动物细胞广泛用于疫苗制备的重组治疗蛋白、单克隆抗体和病毒中。在商业化的哺乳动物细胞生产过程中，灌注培养的应用依赖于合适、高效、操作简单的细胞保留装置。

旋流器使用与离心机相同的分离原理，但旋流器没有移动部件，因此其适合在无菌条件下运行，是一种低成本和完全免维护的设备。旋流器的特点是体积小、现场灭菌性、坚固性、可重复使用性和对较高处理量的适应性等，这些特点使得旋流器与其他细胞分离系统相比具有明显的优点。

目前对细胞在旋流器的分离过程研究方法需要使用实际细胞分离旋流器，其对于设备条件要求较高，需要花费大量资金和精力。

发明内容

基于此，为了解决目前对细胞在旋流器的分离过程研究方法对于设备条件要求较高，需要花费大量资金和精力的问题，本发明提供了一种基于CFD方法的细胞分离旋流器数值模拟方法，其具体技术方案如下：

一种基于CFD方法的细胞分离旋流器数值模拟方法，其包括如下步骤：

构建旋流器模型；

对所述旋流器模型进行网格划分；

对网格划分后的所述旋流器模型进行边界条件以及离散相颗粒设定；

对设定边界条件以及离散相颗粒的所述旋流器模型进行求解以及后处理。

所述基于CFD方法的细胞分离旋流器数值模拟方法通过构建旋流器模型，并基于所述旋流器模型完成细胞在旋流器的分离过程的数值模拟计算，很好地结合了实验测量方法和理论分析方法的优势，既简化了真实流场过程，便于场参数的求解，同时又能保证求解结果的准确性，与传统实验方法相比具有实验设备占地面积小、实验条件要求简单、实验周期短、占用资金少等一系列优点。

即是说，所述基于CFD方法的细胞分离旋流器数值模拟方法解决了目前对细胞在旋流器的分离过程研究方法对于设备条件要求较高，需要花费大量资金和精力的问题，对于研究分析细胞在旋流器内的分离过程以及分离效率有很好的参考意义。

进一步地，在构建旋流器模型前还包括如下步骤：

根据公式D_b＝19.5q_m^0.5ρ_m^0.25ΔP_m^-0.25以及计算所述旋流器模型的直径范围D_b，并取所述直径范围的中值为所述旋流器模型的基本直径；

确定所述旋流器模型的圆柱段长度L1、入口直径D_i、入口长宽比L/B、溢流管插入深度h、溢流口直径D_o、底流口直径D_u；

其中，δ为细胞密度，q_m为单个水力旋流器生产能力范围，C_w为细胞悬浮液质量浓度，ΔP_m为给料压力，ρ_m为细胞悬浮液密度。

进一步地，所述对所述旋流器模型进行网格划分的具体方法为：以进料口底面为分界将所述旋流器模型分成上下两部分后，对所述旋流器的上下两部分分别进行网格划分。