液体晃动相关问题的数值方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11101333
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    23.0万
  • 负责人：
    蔡力
  • 依托单位：
    西北工业大学
  • 学科分类：
    A0504.微分方程数值解
  • 结题年份：
    2014
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

液体晃动的高精度数值模拟及其后续的贮箱结构设计问题在计算数学、航空航天、核工程、公路运输、水上运输等领域都受到极大的关注。本项目旨在研究贮箱内液体晃动的数值模拟方法及贮箱防晃挡板分布的优化算法，创新之处在于：建立基于变分图像处理技术的移动网格方法来显式追踪晃动液面；建立基于非结构网格的紧致中心加权本质无振荡格式用于高效求解Navier-Stokes方程；建立随机型半离散中心迎风格式用于快速求解Hamilton-Jacobi方程。在模拟液体晃动过程中，结合了等熵虚拟流方法来隐式地捕捉到界面的边界条件。最终通过改进粒子群优化算法来优化挡板的分布，使得液体晃动对贮箱质心的力矩最小，减小贮箱翻滚的可能性。本项目的研究将促进计算数学与图像处理、随机动力学等领域的融合，并为相关计算力学的研究及工程应用提供有力支撑。

结项摘要

液体晃动高精度数值模拟及贮箱结构设计问题在计算数学、核工程、航空航天、运输等领域都受到极大的关注。本项目主要围绕贮箱内液体晃动的数值模拟方法以及贮箱防晃挡板分布问题展开了相关研究，取得的主要研究成果如下:（1）给出了两种有效的网格生成算法：基于泡泡动力学的网格生成算法和基于变分K平均方法的网格生成算法；（2）针对液体晃动对应的运动界面追踪问题，改进了隐式追踪运动界面边界条件的等熵虚拟流方法和水平集方法；（3）建立了求解多维双曲守恒律方程组的高阶CCWENO型中心迎风格式；（4）通过构造Hermite型高阶插值函数，建立了求解多维Hamilton-Jacobi方程组的高阶半离散中心迎风格式；（5）改进了熵稳定格式与格子Boltzmann方法，成功求解了多维不可压Navier-Stokes方程组和可压Euler方程组；（6）利用所建立的高阶数值方法计算并分析了不同外形贮箱在不同位置摆放不同尺寸的挡板时晃动液体对贮箱的影响；（7）开展了其他相关研究：随机非线性动力系统的扩散理论与数值熵的计算；利用多尺度分析方法模拟了“血液-左心室”流固耦合系统的力学行为。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（4）
专利数量（0）
颗粒分布对绕流的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    航空计算技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    杨滨;蔡力;聂玉峰
  • 通讯作者：
    聂玉峰
具有固有频率涨落的记忆阻尼线性系统的随机共振
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子：
    1
  • 作者：
    李东平;许鹏飞;蔡力;靳艳飞
  • 通讯作者：
    靳艳飞
Diffusion induced by bounded noise in a two-dimensional coupled memory system
二维耦合存储系统中有限噪声引起的扩散
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    力学快报(英文版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Xu Pengfei;Xie Wenxian;Cai Li
  • 通讯作者：
    Cai Li
两种群随机动力系统的信息熵和动力学研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子：
    1
  • 作者：
    谢文贤;蔡力;岳晓乐;雷佑铭;徐伟
  • 通讯作者：
    徐伟

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其他文献

闪电连接高度对地面电场波形的影响
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  • DOI：
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  • 发表时间：
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    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    姜山
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  • 通讯作者：
    聂红
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    --
  • 发表时间：
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  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子：
    1
  • 作者：
    沈惠杰;温激鸿;郁殿龙;蔡力;温熙森
  • 通讯作者：
    温熙森

其他文献

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蔡力的其他基金

心肌灌注跨尺度多场耦合建模与计算
  • 批准号：
    12271440
  • 批准年份：
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相似国自然基金

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  • 批准号：
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相似海外基金

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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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