电场作用下非牛顿流体微射流行为及非等温表面沉积调控机制的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51876086
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0605.多相流热物理学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Electrospray deposition (ESD) has important application potential in the fields of nano-materials, microelectronics and biomedicine,etc as the key technology of micronano additive manufacturing. ESD is the multiphase flow in coupled multifield and the physical model of heat and mass transfer ,which involves the frontier issues in engineering thermophysics and electronics. This project proposes to study the fundamental mechanisms of non-Newtonian fluid electrostatics spraying and the charged droplets deposition and phase transition on non-isothermal surface via flow measurement of LIF, high-speed microscopy photograph measurement and PIV. The active characteristics of micro-jet and the microflow of charged droplets evaporation and deposition will be investigated by visualization. The key factors affecting non-Newtonian spraying behavior, deposition of droplets and the distribution of object sediment will be analyzed to reveal the mechanism of electric adjustment of non-Newtonian droplets deposition behavior. The models of non-Newtonian fluid electrospraying and evaporation phase-transition deposition will be established to simulate electrospray evaporation and deposition process, revealing the effect of rheological characteristics coupled with thermal and electric fields on droplets motion, evaporation deposition and internal micro-flow. The adjustment of non-Newtonian fluid micro-jet behavior and deposition characteristcs in electric field can be recognized and clarified from mechanism so as to realize the target, precise and high-efficiency deposition of object sediment. This investigation will provide theoretical basis and research foundation for developing new technology of the nano-materials preparation .
静电雾化沉积(ESD)作为微纳增材制造的关键技术,在纳米材料、微纳电子及生物医疗等领域具有重大应用潜力。静电雾化沉积涉及多场耦合作用的多相流动与传热传质物理模型,是工程热物理交叉学科研究的前沿。本项目提出开展非牛顿流体静电雾化及荷电液滴在非等温表面相变沉积的基础研究。通过激光诱导荧光技术、显微高速数码摄像及PIV等现代流动测试技术,对微射流动态特性及荷电液滴沉积蒸发微流动进行可视化研究。分析多场耦合条件下影响非牛顿流体雾化行为、液滴沉积规律及目标沉积物分布特性的关键因素。揭示电场调控非牛顿流体液滴沉积行为的机制。建立非牛顿流体静电雾化及蒸发相变沉积模型,利用数值模拟探索流变学特性与温度场、电场耦合对液滴运动、蒸发沉积、内部微流动的作用。从机理层次认识并阐明电场对非牛顿流体微射流行为及沉积特性的调控机制,实现目标沉积物的靶向、精准及高效沉积。为发展纳米材料制备新技术提供研究基础和指导依据。

结项摘要

静电雾化液滴沉积在纳米薄膜和颗粒制备、芯片加工和制造、生物医疗检测等领域具有重要应用。本项目基于先进流场测量技术,开展了温度和电场耦合作用下液体雾化动态行为及特性的研究。获得了温度对喷雾弯液面动态行为的影响规律,提出了微滴模式下弯液面振荡频率预测模型。揭示了温度对微射流模式和形态的作用机制,实现了工质雾化质量的显著提高。建立了多场耦合下射流破碎长度与液滴粒径的预测模型。开展了非牛顿流体液滴撞击壁面的动力学行为研究。首次发现了剪切变稀流体液滴在疏水表面特殊的反弹行为。通过数值模拟揭示了非牛顿流体特性对液滴撞击动力学行为的影响机制。推导建立了剪切变稀流体液滴最大铺展因子、最大回弹高度以及回弹现象判定条件的数理模型。研究了不同电场下蒸发过程中关键参数的变化规律。实现了通过电场形式、场强大小对固着液滴蒸发速率和微观动态行为的调控。发现了一种电场作用下液滴在超疏水表面特有的极限蒸发模式。通过外加电场实现了纳米流体液滴固相组分在壁面的定向沉积。获得了形态特征可定制的石墨烯沉积物颗粒。通过理论分析揭示了电场-温度场耦合作用下非牛顿流体液相变规律,阐明了电场对目标沉积物堆积形态和沉积效率的调控机理。项目聚焦多场耦合作用下多相流动与传热传质中的基础科学问题,取得了较好的学术成果,为功能纳米材料的制造提供了技术基础与指导。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(19)
专利数量(1)
EHD effects on periodic bubble formation and coalescence in ethanol under non-uniform electric field
非均匀电场下 EHD 对乙醇中周期性气泡形成和聚结的影响
  • DOI:
    10.1016/j.ces.2019.115451
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    CHEMICAL ENGINEERING SCIENCE
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Zhang Wei;Wang Junfeng;Li Bin;Liu Hailong;Mulbah Christian;Wang Dongbao;Yongphet Piyaphong
  • 通讯作者:
    Yongphet Piyaphong
Spreading behaviors of high-viscous nanofluid droplets impact on solid surfaces
高粘性纳米流体液滴的铺展行为对固体表面的影响
  • DOI:
    10.1007/s13367-019-0017-2
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
    Korea-Australia Rheology Journal
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Hai Long Liu;Xuefeng Shen;Rui Wang;Yuanping Huo;Changfeng Li;Junfeng Wang
  • 通讯作者:
    Junfeng Wang
纳米流体液滴撞击固体壁面的实验和模拟研究
  • DOI:
    10.7523/j.issn.2095-6134.2020.02.020
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国科学院大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王睿;沈学峰;霍元平;王军锋;郑诺;刘海龙
  • 通讯作者:
    刘海龙
电场作用下纳米流体液滴在超疏水热表面蒸发特性的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    工程热物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘海龙;刘志伟;吴洪雷;郑诺;王军锋
  • 通讯作者:
    王军锋
剪切变稀流体液滴撞击疏水表面回弹现象及最大铺展的研究
  • DOI:
    10.6052/0459-1879-22-135
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑诺;刘海龙
  • 通讯作者:
    刘海龙

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其他文献

高铁对山西省可达性、经济潜力及城镇空间格局的影响
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    --
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  • DOI:
    10.16423/j.cnki.1003-8701.2019.05.002
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘海龙;白冬梅;宁洽;郭建斌;徐志军;陈小姝;孙晓苹;姜慧芳;高华援
  • 通讯作者:
    高华援
基于数值模拟仿真技术的水生态景观规划设计探索
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    赵新
CEV模型下基于双曲绝对风险厌恶效用的最优投资策略
  • DOI:
    10.12011/1000-6788-2018-0690-12
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘小涛;刘海龙
  • 通讯作者:
    刘海龙
基金业绩、业绩分化和基金经理风险调整行为
  • DOI:
    10.3969/j.issn1005-2542.2021.01.006
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    系统管理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨振;刘海龙
  • 通讯作者:
    刘海龙

其他文献

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刘海龙的其他基金

纳米流体液滴碰撞壁面铺展动力学特性及碳纳米管分布取向机制的研究
  • 批准号:
    51506078
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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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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