超声速气流中激光烧蚀金属壁面诱导等离子体点火机理及强化方法研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11902353
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    蔡尊
  • 依托单位：
    中国人民解放军国防科技大学
  • 学科分类：
    A0903.空气动力学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Laser-induced plasma (LIP) ignition method has the advantages of spatially adjustable ignition locations, precisely controlled energy and frequency, and also minimum interference to the flowfield due to the absence of the electrodes, which is a promising ignition method in both scientific research and industry application fields. According to previous study, the plasma induced by laser ablation on metal walls could enhance the ignition process obviously comparing to the conventional LIP ignition method. Therefore, this project focuses on the laser ablation on metal walls induced plasma (LAMWIP) ignition process in a supersonic flow with a combination of advanced optical measurements, high resolvation numerical simulations and classical theoretical analysis. The effect of LAMWIP on the ignition process will be discussed and the flame kernel formation and propagation mechanisms of the LAMWIP ignition process inside a cavity flameholder will also be revealed. Then, the ignition mechanism of the LAMWIP ignition process and the corresponding ignition enhancement methods will be achieved. By conducting this project, theoretical foundation of revealing the ignition mechanism and enhancement methods of LAMWIP ignition process in a supersonic flow will be provided, new conceptions of reliable and repeatable ignition system for future hypersonic flight vehicle will also be proposed.
激光诱导等离子体点火方式具有点火位置、能量和频率可调节并且对流场无干扰等特点，在超声速气流中点火过程的学术研究和工程技术领域具有重要应用前景。申请人前期研究发现，相对于激光击穿空气诱导等离子体点火，采用激光烧蚀金属壁面诱导等离子体的点火方式能够起到明显的强化点火作用。鉴于此，本项目以超声速气流中激光烧蚀金属壁面诱导等离子体点火过程为研究对象，采用先进光学观测手段、高精度数值模拟方法以及经典理论分析相结合的方式，辨析激光烧蚀金属壁面对点火过程的影响及其作用机理，阐明在激光烧蚀金属壁面条件下凹腔点火过程中的火核形成与初始火焰传播机理，进而获得在激光烧蚀金属壁面诱导等离子体条件下的凹腔点火过程机理并发展相应的点火强化方法。本项目的实施，预期将为揭示超声速气流中激光烧蚀金属壁面诱导等离子体的点火机理及强化提供理论依据，为发展适用于未来高超声速飞行器的可靠可重复式点火系统提供新的思路。

结项摘要

相对于激光击穿空气诱导等离子体点火，采用激光烧蚀金属壁面诱导等离子体的点火方式能够起到明显的强化点火作用，这种点火方式在超声速气流中点火过程的学术研究和工程技术领域具有重要应用前景。本项目以超声速气流中激光烧蚀金属壁面诱导等离子体点火过程为研究对象，开展了先进光学观测以及高精度数值模拟研究。通过研究发现在相同激光能量条件下，激光烧蚀金属壁面诱导等离子体点火相比激光击穿空气诱导等离子体点火由于具有更高的能量利用效率、更长的作用时间以及生成更多组分的优点，能够在更多凹腔位置实现可靠点火。局部当量比、生成火核面积以及初始火焰传播路径都对凹腔点火模式起到重要影响。凹腔内被等离子体诱导的火焰再燃现象由于对剪切层火焰加入了额外的热量和活化组分，是实现凹腔点火强化的主要原因。通过本项目的开展揭示了超声速气流中激光烧蚀金属壁面诱导等离子体的点火机理，提供了激光烧蚀点火强化理论依据，发展了适用于未来高超声速飞行器的可靠可重复式点火系统。项目共发表SCI论文22篇，培养硕士研究生3人、博士研究生2人。

项目成果

期刊论文数量（22）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Numerical modeling and experimental investigation on the rocket-ejector system with limited mixer length
有限混合器长度火箭弹射系统数值模拟与实验研究
  • DOI：
    10.1016/j.actaastro.2021.01.055
  • 发表时间：
    2021-02
  • 期刊：
    Acta Astronautica
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Rui Gu;Mingbo Sun;Zun Cai;Peibo Li;YuHui Huang
  • 通讯作者：
    YuHui Huang
Experimental study of flame stabilization in a single-side expansion scramjet combustor with different cavity length-to-depth ratios
不同腔长深比单侧膨胀超燃冲压发动机燃烧室火焰稳定实验研究
  • DOI：
    10.1016/j.actaastro.2020.03.034
  • 发表时间：
    2020-08
  • 期刊：
    Acta Astronautica
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Li Fan;Sun Mingbo;Cai Zun;Sun Yongchao;Li Fei;Zhang Jincheng;Zhu Jiajian
  • 通讯作者：
    Zhu Jiajian
非稳态超声速燃烧研究进展
  • DOI：
    10.7638/kqdlxxb-2020.0045
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    空气动力学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    孙明波;蔡尊;王亚男;赵国焱;孙永超;李佩波;万明罡;李亮
  • 通讯作者：
    李亮
PLIF measurements of instantaneous flame structures and curvature of an acoustically excited turbulent premixed flame
声激励湍流预混火焰的瞬时火焰结构和曲率的 PLIF 测量
  • DOI：
    10.1016/j.ast.2020.105950
  • 发表时间：
    2020-09
  • 期刊：
    Aerospace Science and Technology
  • 影响因子：
    5.6
  • 作者：
    Sun Yongchao;Sun Mingbo;Zhu Jiajian;Zhao Dan;Wang Qian;Wan Minggang;Chen Yong;Cai Zun;Sun Yuze
  • 通讯作者：
    Sun Yuze
两种优化组合式燃料喷注方案的凹腔稳焰特性实验研究
  • DOI：
    10.7673/j.issn.1006-2793.2021.02.005
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    固体火箭技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李凡;汪洪波;孙明波;蔡尊;孙永超;黄玉辉;朱家健
  • 通讯作者：
    朱家健

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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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