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血糖预测生理模型及化工建模策略 被引量:3
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作者 秦逸凡 肖杰 陈晓东 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期545-555,共11页
糖尿病是一种高发病率、多并发症的内分泌代谢性疾病,目前尚不存在治愈方法,患者不仅经济负担加重,生活质量下降,病情严重者还长期面临生命威胁。近些年来,糖尿病问题日趋严重,逐渐成为社会和相关领域关注的热点之一。本文从人体血糖调... 糖尿病是一种高发病率、多并发症的内分泌代谢性疾病,目前尚不存在治愈方法,患者不仅经济负担加重,生活质量下降,病情严重者还长期面临生命威胁。近些年来,糖尿病问题日趋严重,逐渐成为社会和相关领域关注的热点之一。本文从人体血糖调节系统出发,简述了两种糖尿病的病因,并从化学工程的角度将人体类比为血糖代谢的控制系统,以此分析了糖尿病患者血糖控制的主要方式,指出了其中血糖预测的关键性作用。然后详细介绍了血糖预测生理模型的两个主要部分,即葡萄糖-胰岛素代谢模型和葡萄糖吸收模型。突出了化学工程建模策略对吸收模型构建的重要作用,并分析了该方法的优势与现有模型的不足,根据近年来的体内外研究提出了进一步的优化方案。最后,对血糖预测的未来工作进行了展望,建议深化机理研究,将血糖预测模型与化工建模策略相结合,整体理解饮食对血糖调控的作用,完善长期预测模型和个性化模型。 展开更多
关键词 血糖预测 代谢模型 吸收模型 化工建模 化学反应器
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基于仿生学的柔性反应器 被引量:6
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作者 刘明慧 邹超 +1 位作者 肖杰 陈晓东 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期414-422,共9页
传统的反应器通常由刚性材料制成,容器壁面不会主动地参与其内部流体的混合和反应。在人和动物的消化系统工作机制的启发下,开发一种新型的柔性反应器(SER)。反应容器由透明度良好、有一定韧性和弹性的有机硅橡胶制作而成,并且在一套容... 传统的反应器通常由刚性材料制成,容器壁面不会主动地参与其内部流体的混合和反应。在人和动物的消化系统工作机制的启发下,开发一种新型的柔性反应器(SER)。反应容器由透明度良好、有一定韧性和弹性的有机硅橡胶制作而成,并且在一套容易操作、稳定、可重复性强的曲柄连杆机构驱动下实现往复形变。系统分析研究了牛顿流体在柔性反应器中不同实验条件下的混合过程和混合时间。实验结果显示,柔性反应器能够实现流体的混合且混合效果可以由形变频率和形变程度进行有效控制。利用新的Reynolds数公式,还初步比较了相同尺度和实验条件下的柔性反应器和传统三叶斜桨式搅拌器的混合效果,在低Reynolds数区域(10~1000)柔性反应器略优于三叶斜桨式搅拌器。 展开更多
关键词 仿生 混合 柔性 反应器 层流
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臭氧催化氧化反应器模拟与分析 被引量:5
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作者 邹思宇 凌二锁 +5 位作者 乐淑荣 孙胜鹏 吴张雄 陈晓东 吴铎 肖杰 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期3969-3978,共10页
臭氧催化氧化法是一种高效的污水处理技术,是目前污水高级处理的主要手段之一。传统的建模方法无法研究反应器内污水浓度的时空分布和操作条件对反应器的影响,本研究利用计算流体力学(CFD),耦合多孔介质流动与传质和化学反应动力学多物... 臭氧催化氧化法是一种高效的污水处理技术,是目前污水高级处理的主要手段之一。传统的建模方法无法研究反应器内污水浓度的时空分布和操作条件对反应器的影响,本研究利用计算流体力学(CFD),耦合多孔介质流动与传质和化学反应动力学多物理场模型,研究臭氧催化氧化过程中目标污染物浓度随时间和空间的分布情况,计算结果与实验结果有良好的一致性。进一步研究臭氧浓度和流量、循环水流量、催化剂层高度、催化剂颗粒大小等对臭氧催化氧化处理废水效率的影响,评估出最优的实验方案。结果表明,在不改变当前反应器主体结构的情况下,最优的操作条件是:臭氧浓度30~40mg/L,臭氧进口流量40~60mL/min,循环水量200~250mL/min,催化剂层填充高度600~800mm,催化剂颗粒半径大小为2mm。该研究有助于理解、设计和优化污水处理反应器。 展开更多
关键词 计算流体力学 多物理场耦合模型 传递过程 臭氧催化氧化 化学反应器
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涂层表面形貌形成过程模拟与分析 被引量:2
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作者 周菲 张慧 肖杰 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期4208-4220,共13页
表面涂层形貌形成过程的定量描述对涂层质量控制效果的提升至关重要,建立了集成蒙特卡罗(Monte Carlo)和计算流体力学(CFD)的混合方法模拟复杂的海量液滴沉积成液膜及其随后的流平过程,并系统研究油漆液滴平均直径、黏度、密度以及表面... 表面涂层形貌形成过程的定量描述对涂层质量控制效果的提升至关重要,建立了集成蒙特卡罗(Monte Carlo)和计算流体力学(CFD)的混合方法模拟复杂的海量液滴沉积成液膜及其随后的流平过程,并系统研究油漆液滴平均直径、黏度、密度以及表面张力对涂层表面粗糙度、流平速度以及流平时间的影响。模拟结果表明,油漆液滴平均直径增大,涂层初始表面粗糙度增大,流平速度减小,流平时间延长;黏度增大,涂层的初始和最终表面粗糙度增大,流平速度减小,流平时间延长;密度减小,涂层初始表面粗糙度增大,初始流平速度增大,流平时间稍微缩短,对最终表面粗糙度影响不大;表面张力增大,涂层流平速度增大,流平时间缩短,对涂层最终表面粗糙度影响很小。 展开更多
关键词 表面形貌 液滴沉积 流平 蒙特卡罗模拟 计算流体力学 两相流
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Mn^(2+)协同Fe^(3+)-EDTA在中性pH条件下催化类Fenton降解水中卡马西平 被引量:1
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作者 李怡帆 孙剑辉 孙胜鹏 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第11期2319-2324,共6页
研究了Mn^(2+)协同Fe^(3+)-EDTA络合体催化类Fenton反应,在中性p H条件下对水中新兴污染物卡马西平的降解情况.考察了Mn^(2+)∶Fe^(3+)、EDTA∶Fe^(3+)和H_2O_2∶Fe^(3+)的物质的量比率、Fe^(3+)浓度和初始p H等关键因素对卡马西平降解... 研究了Mn^(2+)协同Fe^(3+)-EDTA络合体催化类Fenton反应,在中性p H条件下对水中新兴污染物卡马西平的降解情况.考察了Mn^(2+)∶Fe^(3+)、EDTA∶Fe^(3+)和H_2O_2∶Fe^(3+)的物质的量比率、Fe^(3+)浓度和初始p H等关键因素对卡马西平降解效果的影响.结果表明,共存Mn^(2+)能够显著增强Fe^(3+)-EDTA络合体催化类Fenton反应体系的氧化能力.在0.1 mmol·L^(-1)Fe^(3+)、EDTA∶Fe^(3+)为2∶1、Mn^(2+)∶Fe^(3+)为1∶1、H_2O_2∶Fe^(3+)为150∶1和p H 7.0的条件下,经过20 min反应时间,卡马西平的降解率能够达到100%,表观降解速率常数达到0.6374 min^(-1).其增效机理是通过Mn^(2+)-EDTA与H_2O_2反应促进O_2^(·-)的产生,进而加速还原Fe^(3+)-EDTA至Fe^(2+)-EDTA,间接提高HO~·的产生速率.研究结果能够为水中卡马西平的有效去除提供参考. 展开更多
关键词 类FENTON反应 Fe^3+-EDTA络合体 羟基自由基(HO^·) 超氧阴离子自由基(O2·^-) 卡马西平
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随机粗糙表面上剪切变稀流体液滴的沉积过程模拟
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作者 夏红桃 邹思宇 肖杰 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期634-645,共12页
采用计算流体力学相场方法模拟了单个剪切变稀非牛顿流体液滴在随机粗糙表面的沉积过程,并分析揭示了随机粗糙表面形貌对液滴运动状态及平衡状态的影响。结果表明,在指定的相同操作条件下,即使在光滑表面,剪切变稀流体液滴比牛顿流体液... 采用计算流体力学相场方法模拟了单个剪切变稀非牛顿流体液滴在随机粗糙表面的沉积过程,并分析揭示了随机粗糙表面形貌对液滴运动状态及平衡状态的影响。结果表明,在指定的相同操作条件下,即使在光滑表面,剪切变稀流体液滴比牛顿流体液滴铺展更大且回缩至平衡所需时间更少,不存在二次铺展;剪切变稀流体液滴最大铺展直径随均方根粗糙度Rr与Wenzel粗糙度Wr的增加而略有增加。Wr相同时,随着Rr增大,液滴最终铺展系数减小,高度系数增大,平衡接触面积及接触角有所减小。在Rr相同情况下,随着Wr增大,液滴达到平衡所需时间缩短,平衡接触面积线性增大。 展开更多
关键词 随机粗糙表面 液滴沉积 非牛顿流体 气液两相流 数值模拟 涂层
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弹性棒对仿生学柔性反应器的流体混合强化
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作者 张广达 刘明慧 +2 位作者 邹超 肖杰 陈晓东 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期826-833,共8页
在柔性反应器底部放置竖直的弹性硅胶棒(弹性棒),通过弹性棒运动对周围流体产生扰动,强化流体混合。基于酸碱中和脱色法和图像分析方法,研究了柔性反应器的混合过程和混合时间;通过混合时间定量评估了弹性棒的强化效果;并分别研究了弹... 在柔性反应器底部放置竖直的弹性硅胶棒(弹性棒),通过弹性棒运动对周围流体产生扰动,强化流体混合。基于酸碱中和脱色法和图像分析方法,研究了柔性反应器的混合过程和混合时间;通过混合时间定量评估了弹性棒的强化效果;并分别研究了弹性棒的位置和高度及柔性反应器系统的最大挤压深度和频率对流体混合行为的影响。结果表明:弹性棒的放置能够使柔性反应器内隔离区结构改变,混合时间减少。弹性棒位置靠近挤压头一侧时,对流体混合强化最明显。在弹性棒高度低于柔性反应器内液面时,弹性棒高度增加,强化效果增加。超过液面之后,继续增加弹性棒高度,强化效果没有进一步增加。当弹性棒靠近挤压头、高度超过液面且最大挤压深度为2.5cm,与没有弹性棒时相比混合时间减少了57%。在其他实验条件不变的前提下,最大挤压深度增加,强化效果增加。 展开更多
关键词 混合时间 混合 仿生 反应器 层流
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