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cfd-bioreactor

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更新于 10-15 20:31

技能介绍

用途:本技能生成完整可运行的 FEniCSx Python 脚本,用于生物工艺滤芯、生物反应器几何和膜器件的科研级 CFD 模拟,涵盖 Navier-Stokes 流动、含氧消耗的物种传输与膜渗透。生成代码面向 FEniCSx v0.10。

主要能力:几何导入(STEP/IGES)、gmsh 网格生成、不可压缩流动求解、配备 Michaelis-Menten 动力学的 O2 消耗、基于 Fick 定律的膜渗透(Robin 边界条件)、PyVista 交互式三维可视化;支持与解析解(Poiseuille 流、一维扩散反应)对比验证,以及网格收敛性研究。流程采用两阶段分离求解:阶段 A 求解流动,阶段 B 用速度场求解物种传输。

使用方式:技能以编排方式运行,分 5 个阶段(会话准备、规划、代码生成、执行、后处理与总结)。可委派 cfd-mathematician 处理变分形式与稳定性条件,cfd-reviewer 做对抗性审查;FULL 模式使用 3-5 个平行视角代理加综合代理。模式按复杂度分 DIRECT(约 10 分钟)、LITE(约 20-25 分钟)、FULL(约 40-60 分钟),可覆盖。阶段 0 做环境预检,缺少 dolfinx 或 petsc4py 时先协助搭建环境。

适用场景:生物反应器与滤芯流动模拟、氧传输与膜渗透建模、CAD 几何导入建网格、结果可视化与出版物级网格收敛研究。

限制:假定层流(Re < 100),不做可压缩流动、湍流建模、结构力学与流固耦合、热效应(全程等温)、HPC 作业提交与云编排、商业求解器工作流;v2.0 仅支持稳态,不含自适应时间步的瞬态模拟。快速量级估算建议改用 calculator 技能。触发词示例:"simulate flow through"、"bioreactor CFD"、"Navier-Stokes"、"oxygen transport"、"FEniCSx"。