水下滑坡失稳后演化过程的水土耦合机理和数值模型研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11672310
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    102.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A1302.环境流体力学与颗粒流
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The subaqueous landslide could cause intense marine environmental disaster in very large region. The post-failure evolution of the subaqueous landslide is the key issue for its unbelievable long range of sediment transport. The coupling effect between soil deformation and ambient water flow in this stage is crucial in this problem. This proposal focuses on the interfacial coupling and particle-water coupling mechanisms between soil and water. By introducing the refractive index matching technique and the florescence and scatter light-based PIV (PTV) technique, we are going to carry out series of soil water coupling experiments in which more information can be extracted comparing with the previous study. Also, the fluid field between parcel of particles will be studied using the CFD-DEM coupling method, and the influence of ambient fluid on the particle movement could be studied. In this way, three topics will be discussed: 1, how the interaction between water and soil shape the changing interface. 2, how does the ambient water change the interaction process between particles, especially in the evolution processes of the phase change of the granular assemble. 3, how does these two mechanism, i.e. the interfacial coupling mechanism and the particle coupling mechanism, interact with each other in the different stage of the debris body evolution. By this study, we can understand the soil-water coupling mechanism ruled by both interfacial and particle coupling and build up a theory for this complex problem. Further, a non-dimensional number representing the relative strength of these two mechanisms might be found to characterize the different sub-stage of the subaqueous landslide post-failure stage. A practical simulation model for subaqueous landslide evolution simulation is promised, and a simple two-dimensional depth averaged model for engineering use that could represent the above mechanism will be built up.
水下滑坡可能带来大范围、高强度的海洋环境灾害。本项目针对水下滑坡失稳后的演化过程这一重要科学问题,从土体与水体的耦合作用出发,以水土界面耦合机制和颗粒耦合机制为切入点,引入透明土、散射光—荧光示踪PIV(PTV)等新实验技术,开展水土耦合实验研究。获取土体内部结构和颗粒运动等以往实验中不易观测的关键信息,结合CFD-DEM数值模拟技术,得到颗粒间细观流场对颗粒运动的影响。深入研究:1.水和土体的相互作用如何塑造界面变化;2.周围水体如何影响土体从颗粒固体向颗粒液体(颗粒气体)的转化;3.在水下滑坡失稳后阶段上述两个机制如何共同作用等三个关键问题。从而回答水下滑坡失稳后演化阶段,水土的界面耦合及颗粒耦合的作用机制这一科学问题;分析影响因素及规律,探寻水下滑坡状态转化的临界参数;建立有实用前景的水下滑坡失稳后阶段的动力学模拟和预测模型。为水下滑坡灾害的预测和评估提供理论基础和数值分析工具。

结项摘要

针对水下滑坡失稳后演化过程的动力学机制和数值预测模型这一重要科学问题,项目从土体与周围水体的强耦合作用出发,以界面耦合机制和颗粒耦合机制为切入点,引入透明土、散射光—荧光示踪 PIV(PTV)等实验手段,开展了系统性的水下颗粒溃坝运动实验,首次得到了液体黏度、相对密度范围较宽条件下,颗粒相运动特性和周液流场同时测量的水下颗粒倒塌过程的测量数据集,为该方向的研究提供了基础数据集和标准算例,进一步讨论了水土相互作用过程中的能量转化机制,提供了水下颗粒滑坡后的长距输运机制的一种解释;结合 CFD-DEM 数值模拟技术,对水下滑坡失稳后阶段水体与土体的耦合作用机制进行实验和数值模拟研究,讨论两个机制与相关参数之间的关系,分析滑坡失稳后阶段两者的相互影响和促进,探寻水下滑坡状态转化的临界参数表达及其规律,在此基础上发展了新的深度积分模型,建立了有实用前景的水下滑坡失稳后演化过程的数值模拟和预测模型,克服了经典模型体系的弊端,为水下滑坡的破坏范围研究提供理论支持、分析方法和基础数据。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(0)
Numerical study on near-field characteristics of landslide-generated impulse waves in channel reservoirs
河道水库滑坡冲击波近场特性数值研究
  • DOI:
    10.1016/j.jhydrol.2021.126012
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Hydrology
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Xiaoliang Wang;Chuanqi Shi;Qingquan Liu;Yi An
  • 通讯作者:
    Yi An
Effect of viscosity on motion of splashing crown in high speed drop impact
高速跌落冲击中粘度对飞溅冠运动的影响
  • DOI:
    10.1007/s10483-017-2282-7
  • 发表时间:
    2017-12
  • 期刊:
    Applied Mathematics and Mechanics (English Edition )
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yang Shihao;An Yi;Liu Qingquan
  • 通讯作者:
    Liu Qingquan
Evolution of Energy in Submerged Granular Column Collapse
水下粒状柱塌陷的能量演化
  • DOI:
    10.1088/0256-307x/37/7/074502
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    Chinese Physics Letters
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Zhang Wen-Tao;An Yi;Liu Qing-Quan;Wang Xiao-Liang;Sun Yun-Hui
  • 通讯作者:
    Sun Yun-Hui
Viscous Elastoplastic SPH Model for Long-Distance High-Speed Landslide
长距离高速滑坡粘性弹塑性SPH模型
  • DOI:
    10.1142/s0219876218460118
  • 发表时间:
    2019-03-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF COMPUTATIONAL METHODS
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Zhang, Wentao;Shi, Chuanqi;Liu, Qingquan
  • 通讯作者:
    Liu, Qingquan
A two-dimensional layer-averaged numerical model for turbidity currents
二维层平均浊流数值模型
  • DOI:
    10.1144/sp477.32
  • 发表时间:
    2018-05
  • 期刊:
    Geological Society, London, Special Publications
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Shihao Yang;Yi An;Qingquan Liu
  • 通讯作者:
    Qingquan Liu

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其他文献

滑坡涌浪的三维SPH 方法模拟及其工程应用
  • DOI:
    10.1360/sspma2015-00280
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    杨家修
漫顶溃坝过程的水土耦合数值模型研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    安翼
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    水科学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李妍敏;安翼;刘青泉
  • 通讯作者:
    刘青泉

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坡面薄层水流与微地貌的耦合作用机制研究
  • 批准号:
    11202216
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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

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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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