液滴/火焰相互作用机理及湍流喷雾燃烧火焰面模化方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51706241
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    26.0万
  • 负责人：
    马立坤
  • 依托单位：
    中国人民解放军国防科技大学
  • 学科分类：
    E0604.燃烧学
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Turbulent spray combustion has attracted increasing scientific interests due to its wide usage. The current project intends to develop a new flamelet-based model that is suitable for spray combusiton via systematic study and deep insight of both the library construction and lookup processes. The numerical and experimental study on the single drople/flame interaction will be conducted first. The main objectives of this study are: first, to devleope and validate a numerical tool that is able to precisely reproduce the drople/flame interaction process; and second, to prepare knowledge for next stage of reasearch via the analysis of this process. The spray counterflow flame will be studied using the numerical tool built before in the second stage of the project. The results of the spray counterflow flame and gaseous counterflow flame will be compared in the controlling varilabe space, in order to find the characteristics of spray flames, and the underlying mechanism. New independing variables will be extracted in order to be able to describe these charistics of spray flame with the library. Finally, a self-consistent flamelet-based model for spray combustion through the combination of the FGM model, LES technique and the Lagrangian transported PDF mehtod.
湍流喷雾燃烧以其广泛的应用而受到广大研究者的日益重视。本项目旨在通过对喷雾燃烧特性的系统研究和深入理解，从火焰面查询库的建立与查询两方面着手，最终建立适用于湍流喷雾燃烧的火焰面模化新方法。项目首先开展单液滴/火焰相互作用过程的数值模拟和实验研究。此阶段研究的主要目标为：第一，建立并验证可精确求解液滴/火焰相互作用过程的数值模拟工具；第二，通过对该过程的分析，为认识喷雾燃烧特性储备理论基础。项目第二阶段，将利用所建立的数值模拟工具对喷雾对冲火焰进行深入分析，并通过在控制变量空间内与相应气相对冲火焰进行比较，研究喷雾燃烧特性，揭示这些特性产生的物理机制，并提取特征参数加以量化表征，从而提出适用于喷雾燃烧的火焰面查询库建立方法。最后，通过将FGM模型与大涡模拟技术以及拉格朗日输运PDF方法相结合，建立完备、自洽的湍流喷雾燃烧火焰面模化方法。

结项摘要

湍流喷雾燃烧广泛存在于航空发动机、火箭发动机、汽车发动机等各类能源动力装置中，本项目针对应用于湍流喷雾燃烧的数值模拟开展研究，重点研究了火焰面类模型应用于湍流喷雾燃烧数值模拟的相关问题。首先针对FGM模型开展分析，研究了现有FGM模型的优势和面临的主要问题，即：第一，预设型PDF不适用于存在液滴蒸发的喷雾燃烧的模拟；第二，火焰面数据库，尤其是当控制变量比较多的情况下，对内存需求很大。针对以上问题，发展了一种新型的将输运PDF模型与火焰面模型相结合的湍流燃烧模型。其中，输运PDF模型采用欧拉随机场（ESF）模型，便于与欧拉方法的FGM模型耦合，并对所发展的模型开展了验证。进一步，为探究火焰面模型应用于喷雾燃烧的问题，开展了喷雾对冲火焰的计算，分析了喷雾对冲火焰的特性和气相对冲火焰的特点，发现了喷雾对冲火焰特有的性质，为发展适用于湍流喷雾燃烧模拟的新模型发展奠定了基础。在此基础上，将所发展的ESF/FGM耦合模型拓展至湍流喷雾燃烧的模拟，并基于OpenFOAM平台开发了湍流喷雾燃烧求解器，并利用DSHC火焰数据库开展了模型验证。项目共发表SCI论文11篇，培养硕士研究生3人（其中1人为与代尔夫特理工大学联合培养）、博士研究生2人。

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（0）
专利数量（0）
Synthesis of metallized kerosene gel and its characterization for propulsion applications
金属化煤油凝胶的合成及其推进应用的表征
  • DOI：
    10.1016/j.fuel.2019.116684
  • 发表时间：
    2020-02-15
  • 期刊：
    FUEL
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Yang, Dali;Xia, Zhixun;Feng, Yunchao
  • 通讯作者：
    Feng, Yunchao
Ignition and combustion characteristics of single gas-atomized Al-Mg alloy particles in oxidizing gas flow
氧化气流中单一气雾化铝镁合金颗粒的着火和燃烧特性
  • DOI：
    10.1016/j.energy.2020.117036
  • 发表时间：
    2020-04-01
  • 期刊：
    ENERGY
  • 影响因子：
    9
  • 作者：
    Feng, Yunchao;Ma, Likun;Yang, Dali
  • 通讯作者：
    Yang, Dali
Numerical Study on the Solid Fuel Rocket Scramjet Combustor with Cavity
固体燃料火箭超燃冲压发动机空腔燃烧室数值研究
  • DOI：
    10.3390/en12071235
  • 发表时间：
    2019-03
  • 期刊：
    Energies
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Li Chaolong;Xia Zhixun;Ma Likun;Zhao Xiang;Chen Binbin
  • 通讯作者：
    Chen Binbin
Artificial Neural Networks for Chemistry Representation in Numerical Simulation of the Flamelet-Based Models for Turbulent Combustion
基于小火焰的湍流燃烧模型数值模拟中化学表示的人工神经网络
  • DOI：
    10.1109/access.2020.2990943
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    IEEE Access
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Zhang Jiarui;Huang Honglan;Xia Zhixun;Ma Likun;Duan Yifan;Feng Yanghe;Huang Jincai
  • 通讯作者：
    Huang Jincai
Experimental Investigation on the Ignition and Combustion Characteristics of a Single Magnesium Particle in Air
单个镁颗粒在空气中着火及燃烧特性的实验研究
  • DOI：
    10.1134/s0010508219020102
  • 发表时间：
    2019-03
  • 期刊：
    Combustion, Explosion and Shock Waves
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Feng Y Ch;Xia Zh X;Huang L Y;Ma L K;Yang D L
  • 通讯作者：
    Yang D L

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其他文献

制备缓释骨形态发生蛋白2的丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石生物支架
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2017-08
  • 期刊：
    中国组织工程研究
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    黄文良;叶鹏;莫刚;田仁元;马立坤;阮世强;徐林;邓江
  • 通讯作者：
    邓江
水反应金属燃料在水蒸气环境下的稳态燃烧特性
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    固体火箭技术
  • 影响因子：
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  • 作者：
    韩超;夏智勋;胡建新;马立坤
  • 通讯作者：
    马立坤

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马立坤的其他基金

含能气固横向射流在超声速流场中的发展演化机理研究
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2022
  • 资助金额：
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  • 项目类别：
    面上项目
含能气固横向射流在超声速流场中的发展演化机理研究
  • 批准号：
    12272409
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    2022
  • 资助金额：
    55.00 万元
  • 项目类别：
    面上项目

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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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