动静干涉作用下高速离心泵内涡生成及发展规律

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51806197
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0602.内流流体力学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

High-speed centrifugal pumps are key equipment in the fields of aerospace and petrochemical industry. The hydraulic performance and reliability of the pumps determine the stable and safe operation of the system, which are closely related to the motion of internal vortices. However, so far most of the existing researches focused on the low-speed centrifugal pumps, while there are seldom works on the visualization of dynamic mixing between gap vortices and passage vortices in high-speed centrifugal pumps. The influence mechanisms of rotor-stator interaction on the motion of vortices in high-speed centrifugal pumps have not been fully revealed and thorough investigations are urgently needed.. The project is based on the centrifugal pumps used in aerospace engines and petrochemical industries, and performs theoretical, numerical and experiment investigations on the motion patterns of internal vortices. The numerical model for internal flow of high-speed centrifugal pumps is constructed based on a third-order non-linear dynamic stress model considering the effect of rotation. The development and evolution of internal vortices are revealed, and the motion model for the internal vortices is established. The outcomes provide a theoretical foundation and technological support for the design, manufacturing and stable operation of high performance high-speed centrifugal pumps.
高速离心泵是航空航天和石油化工等领域的关键动力设备,它的水力性能及可靠性关系到系统的稳定安全运行。离心泵的水力性能和可靠性与其内部涡运动密切相关,虽然目前已知离心泵的水力性能和运行可靠性与其内部涡的演变过程密切相关,但多数侧重于低速离心泵。高速离心泵的间隙涡与流道涡动态混合过程可视化辨识方面的研究较少,动静干涉作用对高速离心泵涡运动的影响机理尚未完全揭示,亟需开展深入的研究。.项目以航空航天发动机和石油化工流程离心泵为背景,从理论分析、数值模拟和实验三方面对高速离心泵内部流场涡运动规律进行深入研究。基于考虑旋转影响的三阶非线性动态亚格子应力模式,构建高速离心泵的数值计算模型,分析旋转效应对泵涡结构生成演化的影响机理;研究动静干涉对流场涡结构的生成演化影响机理,揭示高速离心泵内部涡结构发展、演化规律,并在此基础上建立泵内涡运动模型,为高性能离心泵的设计制造及其可靠运行提供理论支持和技术支撑。

结项摘要

高速离心泵是航空航天和石油化工等领域的关键动力设备,关系到系统的稳定安全运行。其内部非稳态流动结构是造成泵不稳定运行的根源,本项目从高速离心泵内部非稳定流动结构的运行和相互作用机理出发,通过理论分析、数值模拟以及实验研究,分析了动静干涉、高转速对离心泵内部非稳定流动结构的影响规律,建立了适用于高转速离心泵内部流线曲率大、旋转效应突出的数值计算方法。开展了基于流动结构与泵性能之间的关联关系研究,获得了流动结构对泵扬程、能量损失、能量传递特性的影响机理。开展了泵内部非稳定流动结构的瞬态演化过程研究,通过POD分解对叶轮流道内的主导流动结构进行提取,获得了泵内部不同模态的结构特性、时频特性以及各模态之间的关联特性,揭示了不同模态对泵内部能量损失的影响机理。并基于内部非稳定流动结构的产生和发展机理,提出了叶轮叶片的优化设计方法。为保证高速离心泵稳定安全运行提供理论支撑。.通过研究共发表SCI学术论文5篇,其中二区Top2篇,授权专利6项,其中发明专利4项;培养毕业研究生2名,参加国内学术会议4次。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Investigations of energy distribution and loss characterization in a centrifugal impeller through PIV experiment
通过 PIV 实验研究离心叶轮的能量分布和损失特性
  • DOI:
    10.1016/j.oceaneng.2022.110773
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
    Ocean Engineering
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Bo Chen;Xiaojun Li;Zuchao Zhu
  • 通讯作者:
    Zuchao Zhu
Correlation between the Internal Flow Pattern and the Blade Load Distribution of the Centrifugal Impeller
离心叶轮内部流型与叶片载荷分布的相关性
  • DOI:
    10.3390/machines10010040
  • 发表时间:
    2022-01
  • 期刊:
    machines
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Bo Chen;Xiaowu Chen;Zuchao Zhu;Xiaojun Li
  • 通讯作者:
    Xiaojun Li
Effect of Rotation Speed and Flow Rate on Slip Factor in a Centrifugal Pump
转速和流量对离心泵滑差系数的影响
  • DOI:
    10.1155/2021/6614981
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    Shock and Vibration
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Bo Chen;Baolin Song;Bicheng Tu;Yiming Zhang;Xiaojun Li;Zhigang Li;Zuchao Zhu
  • 通讯作者:
    Zuchao Zhu
Effects of flow pattern on hydraulic performance and energy conversion characterisation in a centrifugal pump
流型对离心泵水力性能和能量转换特性的影响
  • DOI:
    10.1016/j.senene.2019.11.049
  • 发表时间:
    2020-05-01
  • 期刊:
    RENEWABLE ENERGY
  • 影响因子:
    8.7
  • 作者:
    Li, Xiaojun;Chen, Bo;Zhu, Zuchao
  • 通讯作者:
    Zhu, Zuchao

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  • 通讯作者:
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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

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          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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