Multi-scale modeling of biofilm detachment in fluid with a poroviscoelastic model

使用多孔粘弹性模型对流体中生物膜脱离进行多尺度建模

基本信息

项目摘要

The detachment of biofilms is probably the only process in biofilm reactors which balances the growth of biomass. Therefore, controlling the detachment process plays an important role in the stability of the bio-reactors. Modeling biofilm detachments mathematically (or numerically) helps to control the reactors to approach the maximum efficiency, and even has the potential for aiding the design of biofilm reactors. In this project, a multi-dimensional poroviscoelastic biofilm model which captures detachment, also due to the sloughing of biofilms induced by the flow shear, will be developed. The detachment will be described based on the shear stress acting on the biofilm surface and the stress field in the biofilm. The model will be calibrated and validated with experiments. One-dimensional (1D) models are usually applied for biofilm modeling in reactors. For this reason, an up-scaled 1D model is planned to be developed based on the validated multi-dimensional detachment model.
生物膜的分离可能是生物膜反应器中平衡生物量生长的唯一过程。因此,控制脱附过程对生物反应器的稳定性起着重要作用。对生物膜反应器进行数学建模有助于控制反应器达到最大效率,甚至有可能辅助生物膜反应器的设计。在这个项目中,将开发一个多维多孔粘弹性生物膜模型,该模型捕获分离,也是由于流体剪切引起的生物膜脱落。将基于作用于生物膜表面的剪应力和生物膜中的应力场来描述分离。该模型将通过实验进行校准和验证。反应器中生物膜的模拟通常采用一维模型。因此,计划基于经确认的多维解脱模型开发放大的1D模型。

项目成果

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Professorin Dr. Insa Neuweiler, since 8/2021其他文献

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