【摘 要】
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生物反应器是通过模拟细胞生存环境,对细胞进行体外培养进而获得细胞目的代谢产物药用蛋白的设备。桨叶是生物反应器的重要组成部分，它搅拌产生了混合流场，使得反应器内营养物
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生物反应器是通过模拟细胞生存环境,对细胞进行体外培养进而获得细胞目的代谢产物药用蛋白的设备。桨叶是生物反应器的重要组成部分，它搅拌产生了混合流场，使得反应器内营养物质快速传递，是驱动细胞生长的动力源。但桨叶在搅拌同时产生的剪切力会对细胞产生损伤，因此如何寻找一种适宜反应器类型和结构参数，是生物反应器桨叶设计的主要问题。本文首先针对Elephant Ear桨叶特点，采用VOF多相流模型和K-epsilon湍流模型，对反应器内两相流混合流场进行了模拟，分析了其速度和剪切力流场分布特性。通过仿真得知桨叶的不同安装方式会形成明显不同的混合流场，对比之下，下吸式安装方式形成的单个漩涡流场更利于反应器内物质传递。通过将Elephant Ear桨叶与两种主流桨叶的仿真对比，Elephant Ear桨叶的混合充分，剪切力温和的特点更适合选作反应器搅拌桨。本文针对5L反应器的搅拌桨结构参数（桨叶宽度，轴间夹角，桨叶直径与罐体内径比），设计了正交仿真实验，通过分析对比其流场特性得到了桨叶的最佳结构参数为桨叶宽度120，轴间夹角45°，桨叶直径与罐体内径比1:3最佳。将其最优值等比例放大到100L反应器中，仿真分析了其流场特性。最后根据优化结果加工出了5L的Elephant Ear桨叶，将其代替原来NBS反应器中的搅拌桨，得到了很好的CHO(Chinese Hamster Ovary,中国仓鼠卵巢细胞)细胞培养效果。
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