冷凍干燥技術(shù)在生物醫(yī)療領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的研究和應(yīng)用,凍干保存中的各個(gè)階段均涉及復(fù)雜的相變傳熱過程,詳細(xì)研究生物材料凍干保存中的相變傳熱特性對(duì)提高凍干產(chǎn)品質(zhì)量有重要意義。本文依據(jù)凍干保存的熱物理機(jī)制,建立了生物材料凍干保存全周期(凍結(jié)、升華干燥和解析干燥)的仿真模型,對(duì)凍干保存中的傳熱傳質(zhì)及結(jié)晶、升華等相變過程的數(shù)值仿真方法進(jìn)行了研究,依據(jù)仿真結(jié)果,詳細(xì)的分析了凍干條件對(duì)生物材料干燥時(shí)間、殘余水含量的影響規(guī)律。具體工作包括:(1)對(duì)凍結(jié)過程的相變傳熱原理與仿真方法進(jìn)行了研究。根據(jù)降溫過程中的傳熱以及非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)原理,運(yùn)用有限元法對(duì)物料的凍結(jié)過程進(jìn)行建模,模擬了降溫過程中物料的溫度分布與變化規(guī)律,預(yù)測(cè)凍結(jié)過程中細(xì)胞懸浮液內(nèi)部冰晶分布與生長(zhǎng)情況。另外,基于此方法對(duì)裝料高度不同的細(xì)胞懸浮液的結(jié)晶情況進(jìn)行預(yù)測(cè),確定合適的裝料高度。(2)對(duì)升華干燥過程的傳熱傳質(zhì)原理與仿真方法進(jìn)行了研究,基于描述升華干燥過程的多維動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用有限元法與動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)結(jié)合的方式對(duì)升華干燥的傳熱傳質(zhì)以及相變過程進(jìn)行建模,模擬升華干燥過程的材料內(nèi)部升華界面、溫度、壓強(qiáng)以及結(jié)合水含量的動(dòng)態(tài)變化過程,分析了凍干條件對(duì)...

【文章頁(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 凍干保存的基本物理過程
    1.3 冷凍干燥技術(shù)的歷史與現(xiàn)狀
    1.4 凍干過程數(shù)值仿真研究國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.4.1 凍結(jié)相變傳熱過程研究
        1.4.2 干燥相變傳熱過程研究
    1.5 研究?jī)?nèi)容
    1.6 論文結(jié)構(gòu)
第二章 凍結(jié)過程的數(shù)值仿真研究
    2.1 凍結(jié)原理
    2.2 理論模型
        2.2.1 控制方程
        2.2.2 初始條件與邊界條件
    2.3 數(shù)值仿真方法研究
        2.3.1 幾何建模
        2.3.2 網(wǎng)格劃分
        2.3.3 求解設(shè)置
    2.4 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
        2.4.1 實(shí)驗(yàn)方法
    2.5 結(jié)果與分析
        2.5.1 數(shù)值與仿真結(jié)果對(duì)比
        2.5.2 溫度分布情況
        2.5.3 冰晶生長(zhǎng)情況
        2.5.4 裝載厚度對(duì)物料結(jié)晶度的影響
    2.6 本章小結(jié)
第三章 升華干燥過程的數(shù)值仿真研究
    3.1 升華干燥原理
    3.2 理論模型
        3.2.1 傳熱控制方程
        3.2.2 傳質(zhì)控制方程
        3.2.3 升華界面的移動(dòng)方程
        3.2.4 初始條件與邊界條件
    3.3 數(shù)值仿真方法研究
        3.3.1 幾何建模
        3.3.2 升華界面的移動(dòng)控制方法
        3.3.3 網(wǎng)格劃分
        3.3.4 求解設(shè)置
        3.3.5 網(wǎng)格優(yōu)化
    3.4 數(shù)值仿真結(jié)果與分析
        3.4.1 升華界面移動(dòng)
        3.4.2 溫度場(chǎng)的動(dòng)態(tài)分布
        3.4.3 壓力場(chǎng)的動(dòng)態(tài)分布
        3.4.4 結(jié)合水解析變化情況
        3.4.5 干燥條件對(duì)干燥時(shí)間的影響
        3.4.6 干燥條件對(duì)結(jié)合水的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 解析干燥過程的數(shù)值仿真研究
    4.1 理論模型
        4.1.1 控制方程
        4.1.2 初始條件與邊界條件
    4.2 數(shù)值仿真方法研究
        4.2.1 幾何模型
        4.2.2 網(wǎng)格劃分
        4.2.3 求解設(shè)置
    4.3 數(shù)值仿真結(jié)果與分析
        4.3.1 溫度場(chǎng)的動(dòng)態(tài)分布
        4.3.2 壓力場(chǎng)的動(dòng)態(tài)分布
        4.3.3 結(jié)合水解析變化情況
        4.3.4 干燥條件對(duì)總干燥時(shí)間的影響
    4.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        4.4.1 實(shí)驗(yàn)儀器與材料
        4.4.2 實(shí)驗(yàn)過程與方法
        4.4.3 結(jié)果分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果



本文編號(hào)：3862339