Multi-scale modeling of biofilm detachment in fluid with a poroviscoelastic model
Multi-scale modeling of biofilm detachment in fluid with a poroviscoelastic model
批准号:
426819984
负责人:
Professorin Dr. Insa Neuweiler, since 8/2021
金额:
$0.0万
依托单位国家:
德国
项目类别:
Research Grants
财政年份:
2019
资助国家:
德国
项目状态:
已结题
起止时间:
2018-12-31 至 2021-12-31
中文摘要
生物膜的剥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,控制分离过程对生物反应器的稳定性起着重要的作用。对生物膜分离进行数学(或数值)建模有助于控制反应器达到最大效率,甚至有可能帮助生物膜反应器的设计。在本项目中,将开发一个多维孔粘弹性生物膜模型,该模型可以捕获由于流动剪切引起的生物膜脱落引起的脱离。分离将根据作用于生物膜表面的剪切应力和生物膜中的应力场来描述。该模型将通过实验进行校正和验证。一维(1D)模型通常用于反应器中的生物膜建模。因此,在验证的多维脱离模型的基础上,计划开发一个缩放的一维模型。
英文摘要
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.
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