含相变的多孔介质中汽液两相流动与传热的LBM研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11472269
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    86.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0905.多相流、渗流与非牛顿流体力学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Liquid-vapor flow and heat transfer including phase transition (evaporation, boiling and condensation) in porous media plays an important role in many technologies in engineering and science. In this work, we plan to apply the lattice Boltzmann method (LBM) to study these complex flows. Through LBM simulations, the micro flow and heat transfer mechanism in these flows will be explored. Specifically, the research involves following objectives. (1) Based on theoretical analysis, the thermal two-phase LBMs including phase-transition effect would be further developed. It is expected the developed method is able to improve the accuracy and the stability for simulations of such complex flows. (2) Through an extensive series of 3D parallel computational studies, the effect of the porous structure, the wetability, gravity and the temperature on the evaporation in the porous media would be identified. (3) Water management inside the gas diffusion layer (GDL), which is made with hydrophobic porous carbon fibre,is key to the performance of the fuel cell. At high current densities, the wettability of the GDL and the temperature field may change. As a result, liquid water might lead to blocked pathways in the GDL and the catalyst layers which in turn limit the maximum achievable power density. Hence, the effect of the wettability, temperature, and porous structure on liquid water distribution will be investigated intensively.(4) For geothermal systems, the porous structure and thermal conductivity of the rock may affect the boiling and the movement of the liquid-vapor interface, we would try to explore the relevant mechanism. Micro-cavity in a structured superheated surface may significantly enhance the pool boiling. The mechanism about how different shapes of pores in mm scale enhance boiling heat transfer would be investigated.This proposed research is of great academic interest. It also shed some light on the management and control of the water in soil, the performance enhancement of the fuel cell, improvement of the geothermal system and the boiling heat transfer enhancement. It may provide theoretical bases for the energy, chemical and algriculture departments.
本项目拟开展含相变(蒸发、沸腾、凝结)的多孔介质中汽液两相流动和传热的格子玻尔兹曼方法(LBM)数值模拟研究,探讨此类复杂流动与传热问题的微观机理。研究内容主要包括:基于理论分析,进一步发展含相变的热LBM两相模型,提高其模拟多孔介质中两相流的精度及稳定性;通过三维LBM大规模并行计算,研究多孔介质中孔隙结构、润湿性、重力和温度对蒸发的影响;针对燃料电池大电流工况下,气体扩散层(GDL)疏水性质(润湿性)及温度发生改变的情况,研究GDL中水分动态分布规律;对于多孔介质中的沸腾问题,考察孔隙结构及导热系数的影响;研究毫米级不同孔隙结构的多孔介质加热面上容积沸腾时强化传热的机理。通过以上微观模拟建立相应宏观预测模型。本项应用基础研究具有重要学术价值,研究成果对土壤水分管理、提高燃料电池效率及寿命、提高地热利用率及提高沸腾强化传热效率等具有技术价值,可为能源化工及农业部门提供重要的理论依据。

结项摘要

含相变(蒸发、沸腾、凝结)的多孔介质中汽液两相流动广泛存在于土壤水分管理、燃料电池、沸腾强化传热等自然界及工业生产中。本研究旨在探讨此类复杂流动与传热问题的微观机理。首先基于理论分析,我们进一步发展了含相变的热LBM两相模型,开发了三组分Shan-Chen多相流模型;发展了曲面无滑移边界处理方法;成果发表在Chem. Eng. Sci.,POF上,我们还改进了多种LBM两相流模型,出版英文学术著作一本。通过LBM及分子动力学方法并行计算,我们研究了二维及三维多孔介质中孔隙结构、润湿性、重力和温度对蒸发的影响,相关成果已发表在Appl. Sci.上及已投稿 Langmuir。针对多孔介质中的沸腾问题,我们研究了气泡的生长规律(发表在Comput. Fluids)以及毫米级不同孔隙结构的多孔介质加热面上容积沸腾时强化传热的机理(已投稿POF)。 针对燃料电池中气体扩散层(GDL),我们研究了润湿性、温度等对多孔介质中两相流的影响,探讨了其中水分动态分布规律(已发表Comput. Fluids或投稿POF)。这些研究成果可为能源化工及农业部门提供一些的理论依据。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Lattice Boltzmann study of effective viscosities of porous particle suspensions
多孔颗粒悬浮液有效粘度的格子玻尔兹曼研究
  • DOI:
    10.1016/j.compfluid.2019.01.013
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    Comput. &Fluids
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    X.C. Liu;H.B. Huang;X-Y Lu
  • 通讯作者:
    X-Y Lu
Thermal Lattice Boltzmann Simulation of Evaporating Thin Liquid Film for Vapor Generation
用于产生蒸汽的蒸发液膜的热晶格玻尔兹曼模拟
  • DOI:
    10.3390/app8050798
  • 发表时间:
    2018-05
  • 期刊:
    APPLIED SCIENCES-BASEL
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Yang Weilin;Huang Haibo;Yang Weilin
  • 通讯作者:
    Yang Weilin
Entry pressure for the rough capillary: Semi-analytical model, Lattice Boltzmann simulation
粗毛细管的入口压力:半解析模型,格子玻尔兹曼模拟
  • DOI:
    10.1016/j.jhydrol.2018.04.060
  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
    Journal of Hydrology
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Wei Bei;Hou Jian;Huang Haibo;Sukop M. C.;Liu YG;Zhou K
  • 通讯作者:
    Zhou K
Thermal lattice Boltzmann study of three-dimensional bubble growth in quiescent liquid
静态液体中三维气泡生长的热晶格玻尔兹曼研究
  • DOI:
    10.1016/j.compfluid.2017.10.005
  • 发表时间:
    2017-12
  • 期刊:
    Computers & Fluids
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Chang Xiangting;Huang Haibo;Lu Xi-Yun
  • 通讯作者:
    Lu Xi-Yun
Study on the meniscus-induced motion of droplets and bubbles by a three-phase Lattice Boltzmann model
三相格子玻尔兹曼模型研究弯液面引起的液滴和气泡运动
  • DOI:
    10.1016/j.ces.2017.10.025
  • 发表时间:
    2018-02
  • 期刊:
    Chemical Engineering Science
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Wei Bei;Huang Haibo;Hou Jian;Sukop M.C.
  • 通讯作者:
    Sukop M.C.

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

中沙海域的广角与多道地震探测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黎雨晗;黄海波;丘学林;杜峰;龙根元;张浩宇;陈瀚;王强
  • 通讯作者:
    王强
黄土丘陵区子午岭不同植物群落下土壤氮素及相关酶活性的特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邢肖毅;黄懿梅;黄海波;安韶山;刘栋
  • 通讯作者:
    刘栋
轮胎参数对轮胎接地性态的影响分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    机械科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    鲁冰花;黄海波;汪晨;姚震
  • 通讯作者:
    姚震
基于样本熵与ELM-Adaboost的悬架减振器异响声品质预测
  • DOI:
    10.13465/j.cnki.jvs.2016.13.021
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄海波;李人宪;黄晓蓉;杨明亮;丁渭平
  • 通讯作者:
    丁渭平
装载机液力变距器传动效率试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    工程机械
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄海波;邹乃威
  • 通讯作者:
    邹乃威

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

黄海波的其他基金

多孔介质两相流中迟滞与非平衡微观机理的LBM研究
  • 批准号:
    12372253
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    53 万元
  • 项目类别:
    面上项目
复杂流动中颗粒和纤维迁移特性与流变机理研究
  • 批准号:
    11772326
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    68.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
复杂流场中不同尺度刚性和柔性粒子运动机理的LBM研究
  • 批准号:
    11172297
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    56.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
含活性剂多相渗流微观机理的LBM研究
  • 批准号:
    10802085
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

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]
      
关闭
close
客服二维码