先进旋转水力空化反应器空化特性及其对外特性影响机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51906125
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0602.内流流体力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

In recent years, with the development of industry and agriculture, the hazardous waste water with poor biodegradability and high toxicity has surged, and the traditional process is difficult to degrade effectively. It is urgent to develop new treatment technologies. Recently, hydrodynamic cavitation technology has shown excellent degradation effects on organic hazardous waste, and has broad prospects. The degradation mechanism and effect of this technology are determined by the cavitation characteristics and external characteristics of hydrodynamic cavitation reactors (HCRs). Recently, the performance of advanced rotational hydrodynamic cavitation reactors (ARHCRs) has made a revolutionary breakthrough compared with traditional HCRs. However, theoretical research lacks reliable numerical simulation and experimental methods, and no research methods based on internal and external characteristics are formed. The mechanism of cavitation characteristics is extremely unclear and limits the development and application of this technology. . In this regard, the project takes the ARHCR as the research object, .(1) establishes the internal complex cavitation flow field LES calculation method based on PIV and cavitation visualization; .(2) studies the change regulation of the cavitation bubble shape and flow field characteristics, clarifies the cavitation induction mechanism and establishes the parametric characterization of internal characteristics;.(3) builds internal and external characteristics mapping relationships based on external characteristic experiments; determines the influence mechanism of the ARHCR structure on the performance characteristics. . As a result, it reveals the mechanism of cavitation characteristics and its external characteristic of the ARHCR; establishes a new mechanism research method; provides a new theoretical support and research method for the study of cavitation characteristics mechanism, ARHCR design and development and engineering application which has great academic research and environmental engineering application value.
随着工农业发展,可生化性差、毒性大的危废污水排放量急速增长,传统工艺难以高效降解,亟需研发新型处理技术。最近,水力空化技术对有机危废展现出优异的降解效果,前景广阔。该技术降解机理与效果均由水力空化反应器的空化特性决定。近来出现的先进旋转反应器性能较传统反应器取得了革命性突破,但机理研究缺乏可靠数值计算和实验手段,也未形成基于内外特性关联的研究方法,空化特性机理极不明确,限制了该技术的发展与应用。对此,本项目以先进旋转反应器为研究对象,基于PIV和空化可视化确立内部复杂空化流场LES计算方法;研究空泡形态变化规律与流场特性,阐明空化诱发机制并确立内特性表征;基于外特性实验构建内、外特性关联;确定反应器结构对性能特性影响机制,最终揭示其空化特性及其对外特性影响机制,形成全新机理研究方法,为研究空化特性机理,反应器设计开发与工程应用提供理论支撑与研究手段,具有较大学术研究意义与环境工程应用价值。

结项摘要

作为新兴过程强化手段之一,水力空化技术效果强,成本低,反应器结构简单,易放大,可高效协同多种物理、化学手段,工业应用前景广阔。水力空化由空化反应器所诱发,其空化特性决定着强化机理与效能。近来出现的旋转反应器展现出远高于文丘里等传统装置的空化强度,已成为研究热点,但其空化机理、装备设计方法、强化机理与调控等方面均亟待突破,制约着该技术的发展。因此,对上述问题开展深入探索与研究对空化过程强化技术的理论发展与工程应用具有重要科学意义与社会、经济价值。.本项目以代表性旋转反应器为研究对象,交叉融合内流流体力学、过程强化与化工装备等学科,基于实验与数值计算重点开展了旋转水力空化反应器空化特性及其对外特性影响机制研究,取得了如下创新性成果:(1)揭示了旋转空化反应器内旋转空化的诱发机制与时空演变规律;(2)明确了反应器全流量转速工况下代表性外特性的变化规律,建立了经验模型;(3)阐明了关键结构参数对反应器性能的影响规律,形成了结构优化设计方法;(4)提出了循环/连续空化处理方法,揭示了旋转空化对有机物、致病菌、剩余活性污泥等污染物的降解/去除机理与生物质基超级电容器用材料的强化活化机理;(5)确立了参数调控策略,初步形成了实验室级-小试级的旋转空化过程强化技术。相关交叉创新成果可为阐明旋转反应器空化机理提供理论支撑,也为空化过程强化技术的发展与未来工业应用提供理论指导与依据。.项目执行期间,先后在化工、声化学顶刊Chem Eng J、Ultrason Sonochem等发表论文17篇(其中,SCI论文15篇、中文卓越期刊EI论文2篇,第一标注论文12篇(3篇先后入选ESI高被引)),发表会议论文4篇;授权国家发明专利6项;作国际会议口头报告2次,作特邀基金进展报告1次,国内会议口头报告2次、分会场主席1次;担任Ultrason Sonochem、Sustainability期刊的空化相关专刊客座编辑;培养博士生1名、硕士生6名(已毕业2人);依托本项目主持获批NSFC面上项目、NSFC国际合作交流项目(中韩)、“香江学者”计划各1项。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(4)
专利数量(6)
Investigation on the characteristics of an advanced rotational hydrodynamic cavitation reactor for water treatment
先进旋转水力空化反应器水处理特性研究
  • DOI:
    10.1016/j.seppur.2020.117252
  • 发表时间:
    2020-11-15
  • 期刊:
    SEPARATION AND PURIFICATION TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Sun, Xun;Jia, Xiaoqi;Chen, Songying
  • 通讯作者:
    Chen, Songying
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  • DOI:
    10.1016/j.cej.2020.128081
  • 发表时间:
    2021-05-12
  • 期刊:
    CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Fedorov, Kirill;Sun, Xun;Boczkaj, Grzegorz
  • 通讯作者:
    Boczkaj, Grzegorz
自由液面处双悬停气泡破裂声特性研究
  • DOI:
    10.11949/0438-1157.20210470
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丛山昊;刘竞婷;王贵超;孙逊;陈颂英
  • 通讯作者:
    陈颂英
Investigation of sludge disintegration using rotor-stator type hydrodynamic cavitation reactor
转子-定子型水力空化反应器污泥破碎研究
  • DOI:
    10.1016/j.seppur.2020.116636
  • 发表时间:
    2020-06-01
  • 期刊:
    SEPARATION AND PURIFICATION TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Kim, Hyunsoo;Koo, Bonchan;Yoon, Joon Yong
  • 通讯作者:
    Yoon, Joon Yong
A review on hydrodynamic cavitation disinfection: The current state of knowledge
水动力空化消毒综述:知识现状
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2020.139606
  • 发表时间:
    2020-10-01
  • 期刊:
    SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Sun, Xun;Liu, Jingting;Chen, Songying
  • 通讯作者:
    Chen, Songying

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其他文献

颜色概念的知觉符号表征与命题符号表征
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    董云生;刘语菲;陈跃华;孙逊;张琳;张智玲;齐春晓;王淑芳;杨强
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其他文献

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旋转式水力空化反应器空化机理及其活化过硫酸盐协同降解有机污染物机制研究
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  • 批准号:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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