模拟旋转自由液面的格子Boltzmann模型研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51006043
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    陈胜
  • 依托单位：
    华中科技大学
  • 学科分类：
    E0605.多相流热物理学
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

虽然旋转自由液(体)(表)面是工程应用与自然界中最常见的重要现象之一,但由于该现象所涉及物理机制的复杂度,相关研究仍有待深入，需要不懈的进行研究理论的创新和研究手段的创新。随着计算机技术的发展，数值模拟成为该问题最有效的研究手段。然而受限于自身固有缺点，基于直接离散宏观控制方程的传统计算流体力学方法并不能满足实际需求，迫切需要开发新的数值模拟方法。最近出现的介观方法- - 格子Boltzmann方法- - 凭借其突出的优秀特性，成为有力的数值模拟新工具并已成功应用于自由液面的模拟。但现有的格子Boltzmann模型并不适用于旋转自由液面的模拟。本研究拟以申请人在德国作洪堡学者期间的最新工作成果为基础，结合Level Set界面处理技术，开发出适用于旋转自由液面模拟的格子Boltzmann新模型。本研究有望为旋转自由液面相关现象的数值预报提供一种新的准确、高效手段。

结项摘要

本研究以申请人在德国作洪堡学者期间的工作成果为基础，结合Level Set 界面处理技术，开发出适用于旋转自由液面模拟的格子Boltzmann 新模型。通过本项目的实施，共发表论文20篇，其中SCI收录14篇；培养研究生6名；参加国内外学术会议8人次。超额完成了任务书所规定的所有目标。主要的成果如下：.1）根据申请书的研究内容，研究了基于圆柱坐标系下格子Boltzmann 模型的伽利略不变性。通过多尺度分析技术进行了细致的分析，发现伽利略不变性丧失的根源在于格子自身对称性的程度。必须选择具有足够对称性的格子才能建立满足伽利略不变性的格子Boltzmann模型。相关研究成果发表于国际权威SCI杂志International Journal of Thermal Sciences （影响因子2.47）。.2）根据申请书的研究内容，开发了一个更稳定的模拟复杂传热过程的热格子Boltzmann 模型。通过引入传热学中的总焓概念构造了一类新的分布函数来处理复杂热边界并提高数值稳定性。所开发的模型能应用于现有热格子Boltzmann 模型不能处理的各类边界条件并能模拟具有大温度/密度比的燃烧火焰结构。相关研究成果发表于国际权威SCI杂志International Journal of Hydrogen Energy（影响因子3.548），International Journal of Heat and Mass Transfer（影响因子2.4），International Journal of Heat and Fluid Flow （影响因子1.581）。.3）根据申请书的研究内容，提出了一种新的界面质量守恒处理方法。界面质量不守恒将导致数值失稳并产生非真实的物理图象。通过引入表面化学中的吸附理论构造了一种简单的格式来保证边界的质量守恒。相关研究成果发表于国际权威SCI杂志EPL（影响因子2.26），Journal of Computational Physics（影响因子2.138）.4) 根据申请书的研究内容，开发了一个更稳定的模拟高速旋转运动的格子Boltzmann 模型。模拟了具有高速旋转运动的复杂传热传质现象。相关研究成果发表于国际权威SCI杂志International Journal of Thermal Sciences （影响因子2.47）。

项目成果

期刊论文数量（15）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（5）
专利数量（0）
Analysis of entropy generation in hydrogen-enriched ultralean counter-flow methaneeair non-premixed combustion
富氢超稀逆流甲烷/空气非预混燃烧熵产分析
  • DOI：
    10.1142/s0218127416500681
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    International Journal of Hydrogen Energy
  • 影响因子：
    7.2
  • 作者：
    Sheng CHEN; et al.
  • 通讯作者：
    et al.
Counterflow diffusion flame of hydrogen-enriched biogas under MILD oxy-fuel condition
MILD富氧燃料条件下富氢沼气逆流扩散火焰
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    International Journal of Hydrogen Energy
  • 影响因子：
    7.2
  • 作者：
    Sheng CHEN; et al.
  • 通讯作者：
    et al.
Entropy generation of double-diffusive convection in the presence of rotation
存在旋转时双扩散对流的熵产生
  • DOI：
    10.1016/j.amc.2011.03.095
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    Applied Mathematics and Computation
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Sheng CHEN
  • 通讯作者：
    Sheng CHEN
A simple enthalpy-based lattice Boltzmann scheme for complicated thermal systems
复杂热系统的简单基于焓的格子玻尔兹曼方案
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Journal of Computational Physics
  • 影响因子：
    4.1
  • 作者：
    Sheng CHEN; et al.
  • 通讯作者：
    et al.
Simulation of the flow around an upstream transversely oscillating cylinder and a stationary cylinder in tandem
上游横向振荡圆柱体和串联静止圆柱体周围流动的模拟
  • DOI：
    10.1063/1.3683565
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Physics of Fluids
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Sheng BAO; Sheng CHEN; et al.
  • 通讯作者：
    et al.

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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]
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