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Numerical Simulation of Radiation Transport to Improve Microalgae Cultivation in an Air-Lift Photobioreactor

Journal of Thermal Science 2025年第1期34卷 62-76页

作者： ZHANG Xianbin LI Mingjia hung tzuchen ZHANG Zixun Key Laboratory of Thermo-Fluid Science and Engineering of Ministry of Education School of Energy and Power EngineeringXi'an Jiaotong UniversityXi'an 710049China School of Mechanical Engineering Beijing Institute of TechnologyBeijing 100081China Department of Mechanical Engineering Taipei University of TechnologyTaipei 106344China

A comprehensive numerical model is developed to simulate the growth of microalgae under light/dark cycling *** purpose of this study is to predict the growth rate of Chlorella vulgaris cultivated in photobioreactors(PBRs)in order to improve the light conditions for microalgae and enhance the photosynthetic *** fluid dynamics(CFD)is used to simulate its internal hydrodynamic *** Lagrangian method is employed to track the movement of microalgae *** radiative transfer equation(RTE)is used to obtain light intensity *** combination of light radiation field and microalgae cell motions is used to construct the light history and they are integrated into the model of the photosynthetic units(PSU)to calculate the microalgae growth *** numerical results demonstrate that enhanced light/dark cycling frequency with ordered mixing can promote efficient microalgae *** effect of the vortex flow field generated by the baffles in an air-lift PBR is analyzed for increasing microalgae growth *** using the 1:1 baffle spacing,the biomass production of microalgae is increased by 41.8% compared to the original PBR.

关键词： photobioreactor light distribution particle tracking structure optimization

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