Pd/石墨烯催化型旋转式微粒捕集器过滤体分区微波加热再生与热-电-化-力学耦合协同优化研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51676066
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    鄂加强
  • 依托单位：
    湖南大学
  • 学科分类：
    E0604.燃烧学
  • 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

In order to improve the regeneration efficiency of rotary particulate filter with Pd/Graphene catalytic and lower the consumption of microwave energy, the method combining numerical simulations and experiments is employed. Firstly, effects of Pd/Graphene catalyst on particle deposition laws in the filter body of the rotary particulate filter are investigated. Then, the regeneration mechanism of microwave heating in the filter body of rotary particulate filter with Pd/Graphene catalytic is identified. Meanwhile, heat-electrics-chemistry-mechanicals coupling theory and field synergy principle are adopted to build up the mathematical model about the synergy of heat-electrics-chemistry-mechanicals multi-field and outfields based on the minimum entropy generation. In the viewpoint of phenomenology, the synergy between various infields and outfields and its positive effect on the microwave heating performance about regeneration efficiency, regeneration frequency and maximum regeneration temperature in the rotary particulate filter with Pd/Graphene catalytic are studied. Finally, based on the synergic effect of various fields, a theoretical method for effectively improving the regeneration performance of microwave heating in the rotary particulate filter with Pd/Graphene catalytic is proposed. This project not only has important theoretical and application value for controlling diesel particulate emissions, but also has significant reference value for reducing mobile pollution sources and smog phenomenon.
为提高Pd/石墨烯催化型旋转式微粒捕集器过滤体分区再生效率和降低微波能量消耗，采用数值仿真优化与实验相结合的方法，在研究Pd/石墨烯催化剂对旋转式微粒捕集器过滤体内微粒沉积规律影响的基础上，辨析Pd/石墨烯催化型旋转式微粒捕集器过滤体分区微波加热再生机理，同时采用热-电-化-力学耦合理论和场协同优化理论构建基于系统最小熵增的热-电-化-力学多场及外场协同数学模型，从唯象上研究各种内场及外场的协同性及其对提高催化型旋转式微粒捕集器过滤体分区微波加热再生效率、再生频率和再生最高温度等再生性能的优化机制，从而提出一种能从各场协同优化来有效提高Pd/石墨烯催化型旋转式微粒捕集器过滤体分区微波加热再生性能的理论方法。项目研究成果不仅对柴油机微粒排放控制具有重要的理论与应用价值，而且对治理移动污染源和雾霾现象具有重要的参考价值。

结项摘要

对于解决柴油机微粒排放问题最有效的微粒捕集器而言，如何有效地实现微粒捕集器过滤体复合再生，有效解决再生效率低和有效再生工况窄等困难已成为微粒捕集器过滤体复合再生过程亟需解决的重要问题。而采用涂层Pd/石墨烯催化剂和微波加热相结合的方式辅助柴油机旋转式微粒捕集器过滤体进行分区连续复合再生方式为实现微粒捕集的持续有效再生提供了新思路。为此，采用数值仿真优化与实验相结合的方法，在研究催化型旋转式微粒捕集器过滤体内微粒沉积规律影响的基础上，辨析了催化型旋转式微粒捕集器过滤体分区微波加热再生机理，同时采用热-电-化-力学耦合理论和场协同优化理论构建基于最小熵增的热-电-化-力的场协同数学模型，从唯象上研究各种内场及外场的协同性及其对提高催化型旋转式微粒捕集器过滤体分区微波加热再生效率、再生频率和再生最高温度等再生性能的优化机制，从而提出一种能从各场协同优化来有效提高催化型旋转式微粒捕集器过滤体分区微波加热再生性能的理论方法。. 目前本项目组已在“Renewable & Sustainable Energy Reviews”、“Applied Energy”“ Energy Conversion and Management”、“Energy”、“Fuel”、“Applied Thermal Engineering”和“Advanced Materials Interfaces”上发表SCI论文15篇，出版学术专著1本，授权发明专利1项，在2019 年中国工程热物理学会多相流学术会议做特邀报告1次，培养了3名博士和5名硕士。此外，本项目组还与新西兰坎特伯雷大学的D. Zhao教授和新加坡国立大学W.M. Yang教授等就微孔介质燃料洁净燃烧过程与多场协同优化机理辨析问题开展合作研究4年，取得了较好的合作成果。. 项目研究成果不仅对柴油机排放控制具有重要的理论与应用价值，而且对治理移动污染源、保护环境具有重要的参考价值。

项目成果

期刊论文数量（15）
专著数量（1）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Effects analysis on diesel soot continuous regeneration performance of a rotary microwave-assisted regeneration diesel particulate filter
旋转式微波辅助再生柴油机微粒捕集器柴油机烟尘连续再生性能影响分析
  • DOI：
    10.1016/j.fuel.2019.116353
  • 发表时间：
    2020-01
  • 期刊：
    Fuel
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Jiaqiang E;Mengyuan Zhao;Qingsong Zuo;Bin Zhang;Zhiqing Zhang;Qingguo Peng;D;an Han;Xiaohuan Zhao;Yuanwang Deng
  • 通讯作者：
    Yuanwang Deng
Effect analysis on cold starting performance enhancement of a diesel engine fueled with biodiesel fuel based on an improved thermodynamic model
基于改进热力学模型的生物柴油柴油机冷启动性能增强效果分析
  • DOI：
    10.1016/j.apenergy.2019.03.204
  • 发表时间：
    2019-06
  • 期刊：
    Applied Energy
  • 影响因子：
    11.2
  • 作者：
    Jiaqiang E;Liu Guanlin;Zhang Zhiqing;Han D;an;Chen Jingwei;Wei Kexiang;Gong Jinke;Yin Zibin
  • 通讯作者：
    Yin Zibin
Influence of geometric characteristics of a diesel particulate filter on its behavior in equilibrium state
柴油机微粒过滤器的几何特性对其平衡状态行为的影响
  • DOI：
    10.1016/j.applthermaleng.2017.05.071
  • 发表时间：
    2017-08
  • 期刊：
    Applied Thermal Engineering
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Yuanwang Deng;Wenping Zheng;Jiaqiang E;Bin Zhang;Xiaohuan Zhao;Qingsong Zuo;Zhiqing Zhang;D;an Han
  • 通讯作者：
    an Han
A review on heat enhancement in thermal energy conversion and management using Field Synergy Principle
利用场协同原理对热能转换和管理中的强化热进行综述
  • DOI：
    10.1016/j.apenergy.2019.113995
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Applied Energy
  • 影响因子：
    11.2
  • 作者：
    Xiaohuan Zhao;Jiaqiang E;Zhiqing Zhang;Jingwei Chen;Gaoliang Liao;Feng Zhang;D;an Han;Wenyu Hu
  • 通讯作者：
    Wenyu Hu
Effects analysis on optimal microwave energy consumption in the heating process of composite regeneration for the diesel particulate filter
柴油机颗粒过滤器复合再生加热过程最佳微波能耗效果分析
  • DOI：
    10.1016/j.apenergy.2019.113736
  • 发表时间：
    2019-11
  • 期刊：
    Applied Energy
  • 影响因子：
    11.2
  • 作者：
    Jiaqiang E;Xiaohuan Zhao;Guanlin Liu;Bin Zhang;Qingsong Zuo;Kexiang Wei;Hongmei Li;D;an Han;Jinke Gong
  • 通讯作者：
    Jinke Gong

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其他文献

基于灰烬沉积的微粒捕集器热再生特性
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    李睿
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    2012
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  • 作者：
    左青松;鄂加强;陈韬;贾国海
  • 通讯作者：
    贾国海

其他文献

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鄂加强的其他基金

含Pt颗粒涂层的喷管射流型微燃烧器稳定燃烧机理及其性能协同优化研究
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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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