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龙图腾网获悉苏州大学申请的专利一种模拟膜通道内生物污染的多尺度混合仿真方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN121096418B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-17发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202511633733.3，技术领域涉及：G16B5/00；该发明授权一种模拟膜通道内生物污染的多尺度混合仿真方法是由罗玖;蒋雁鹏;乔丹;张昊设计研发完成，并于2025-11-10向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种模拟膜通道内生物污染的多尺度混合仿真方法在说明书摘要公布了：本发明公开一种模拟膜通道内生物污染的多尺度混合仿真方法，通过一种创新的准稳态耦合策略，将描述连续多物理场的有限元模型与描述离散生物行为的元胞自动机模型进行高效集成。在该方法中，通过在流体动力学方程中引入达西惩罚项，将生物膜的宏观形态动态等效为多孔介质，精确地捕捉了其对流场的阻塞效应。同时，在元胞自动机模型中，采用了一种包含链式推挤和宏观脱附的独特空间扩展机制，高保真地模拟了生物膜因内部生长而产生的空间蔓延与剥落；本发明能够在较低的计算成本下，实现对该类膜系统生物污染长周期演化过程的高分辨率动态模拟，为抗污染膜元件的研发和运行策略的优化提供了科学、可靠的仿真工具。

本发明授权一种模拟膜通道内生物污染的多尺度混合仿真方法在权利要求书中公布了：1.一种模拟膜通道内生物污染的多尺度混合仿真方法，其特征在于，包括以下步骤： 1建立包含膜和进水格网几何结构的计算域，并将所述计算域离散化为元胞自动机网格，并设定初始生物量空间分布； 2以时间步长向前推进，在每个时间步内，顺序进行以下操作： 21将当前时刻的生物量空间分布传递至一个基于连续介质力学的物理场求解器，在求解器中将生物膜区域等效为多孔介质，并求解获得稳态流体速度场和稳态底物浓度场； 其中，将生物膜区域等效为多孔介质是通过在流体动力学方程中引入达西惩罚项来实现的，达西惩罚项的大小与生物膜区域的渗透率相关；其中，达西惩罚项相关的局部渗透率通过二元渗透率模型来动态确定的模型在每一时间步内，将计算域中局部生物量浓度超过一预设生物量阈值的元胞区域，定义为具有一预设极低渗透率的生物膜区，而将其他区域定义为具有极高渗透率的流体区，从而将生物膜的宏观形态转化为空间变化的流体阻力场； 22将稳态速度场和底物浓度场，经过插值映射至元胞自动机网格上； 23在一个元胞自动机模型中，根据映射的局部底物浓度，更新生物量增长，并处理新生物量的附着事件； 24在元胞自动机模型中，识别生物量超过预设阈值的元胞，并触发空间扩展与脱附机制以处理超额生物量；其中，空间扩展机制具体如下：当一个元胞的邻近位置均为非空元胞时，激活一种链式推挤机制，将超额生物量沿一个选定方向进行传递；其中，链式推挤机制在沿所有可选方向的迭代式传递均因遭遇固体边界或达到预设传递步数而受阻时，则将无法容纳的超额生物量识别为宏观脱附事件，并将其从元胞自动机模型的计算系统中移除，以实现生物膜体积的自适应调节； 25重复步骤21‑步骤24进行耦合迭代，直至仿真达到预设的总时长；其中，基于准稳态耦合策略来执行；策略利用了生物膜生长的时间尺度远大于流体动力学弛豫时间尺度的物理特性，在每一个耦合时间步内，将动态演化的生物量分布作为求解稳态物理场的静态边界条件，从而在保证物理过程高保真度的同时，显著降低了长周期演化的计算成本。

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