非线性多相多体流固耦合的粘性水弹性数值方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51579196
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1101.海岸工程与海洋工程
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

By developing the approach of multiphase in CFD and the theory modelling multibody, the proposal attempts to break through the nonlinear dissipation method for two-phase flow and a moving mesh technique in the fluid-solid interaction within the traditional framework, according to problems involving viscous hydroelasticity in multiphase-multibody interaction. A novel sharp interface method for two-phase flow in this proposal is put forward, that is used to reveal the mechanism of viscous hydroelasticity for gas-liquid-solid multiphase flow under various environments in deep sea, and a multibody cut-cell finite volume method is also developed. Firstly, the cut-cell grid finite volume method over fixed Cartesian grids is focused, which helps to capture the complex movements of multibody at high Reynolds number. A major character is not necessary to reconstruct grid but to maintain the conservation of mass and geometry. Secondly, the sharp interface method proposed can effectively solve a nonlinear two-phase flow with a large ratio of liquid to air, by satisfying the jump conditions at the interface over virtual grids. Based on the radial basic function, finally, an approach of level set for constructing implicit interface with multibody is designed, including interpolation technique about a boundary data, the code for dynamic response in structure and the 3D model for super-thin flexible structures. The relevant theory and numerical method developed will enhance the CFD platform with self-core technology and open a new method for the solution of the Navier-Stokes equation.
针对多相多体的粘性水弹性问题,本项目旨在突破传统框架下求解非线性两相流的耗散法及流固耦合的动网格技术,通过发展现代CFD技术及复杂多体运动的建模理论,提出一种尖锐界面两相流法及多体切割网格有限体积法,揭示多种深远海环境下气液固多相流的粘性水弹性机理。首先,强调固定笛卡尔网格下的多体切割网格有限体积法,描述高雷诺数下复杂多体运动,网格无需重构,维持质量与几何守恒。其次,以尖锐界面法,借助于传递边界跳跃条件的虚拟网格,求解大密度比非线性两相流。最后,开发基于径向基函数的Level Set多体隐式界面构造法与边界数据插值技术,以及结构动力响应的计算程序和超细长柔性3D计算模型。相关理论及数值方法,形成自主创新核心技术CFD平台,开发了一种新的求解Navier-Stokes方程的数值方法。

结项摘要

本课题按照项目申报书的相关研究内容,以尖锐界面建模与数值方法、分区双向耦合粘性水弹性方法为研究对象,重点围绕“尖锐界面气液固多相耦合建模与方法”,“粘性水弹性理论与方法”两个关键科学基础问题开展研究,在CFD/CSD前沿技术的框架下,通过发展现代代数类型VOF算法、尖锐界面多相流法,创建了尖锐界面气液固多相流数学模型,提出了虚拟模式尖锐界面VOF多相流法,开发了绝对节点坐标下有限元法,形成具有自主原创、自主核心技术的多相流大涡模拟CFD平台,具有自主知识产权的粘性水弹性CFD/CSD平台,突破传统框架下基于连续耗散法研究气液/固液两相流问题、基于动网格技术研究流固耦合问题,解决多数著名NVD系列算法内在的局部极值消减局限性,完成了项目任务书预期的研究目标,为研究海洋环境下多体多相粘性水弹性问题,提供新的理论、方法和模拟手段。.针对构建多相流大涡模拟CFD平台,以虚拟流体方法、尖锐界面方法、TVD/NVD限制器的交叉理论为基础,结合发展现代代数类型VOF算法、人工数值耗散技术、TVD/NVD格式通量限制器等,提出高分辨率格式虚拟模式尖锐界面两相流法,发展气液两相流间断解含局部极值的自适应加权修正下风高精度格式。.针对开发粘性水弹性平台,以虚拟网格法、绝对节点坐标有限元法的交叉理论为基础,引入径向基函数技术、梯度增量Level-set方法,开发了径向基函数重构虚拟网格动边界条件技术。.通过试验及标模,结果分析表明,本项目建立数学模型、提出数值方法是可行及精确的。在本项目支撑下,重要国际会议上发表7篇论文,重要国内会议上发表1篇论文,国内外期刊上发表5篇论文,软件著作权6项,培养硕博研究生共计13名。.本项目主要工作内容包括:.①建立含多切割体动质量力模型的尖锐界面气液固多相流五方程数学模型;.②发展基于TVD通量限制器的高效切割网格高精度格式;.③提出高分辨率格式虚拟模式尖锐界面气液两相流方法;.④开发基于绝对坐标有限元法CFD/CSD平台。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(6)
专利数量(0)
基于二维非结构网格的全隐式CICSAM格式
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    武汉理工大学学报(交通科学与工程版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林超;李廷秋;林泽华;马麟;辛建建
  • 通讯作者:
    辛建建
A radial basis function for reconstructing complex immersed boundaries in ghost cell method
鬼细胞法中重建复杂浸入边界的径向基函数
  • DOI:
    10.1007/s42241-018-0097-3
  • 发表时间:
    2018-10-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF HYDRODYNAMICS
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Xin, Jian-jian;Li, Ting-qiu;Shi, Fu-long
  • 通讯作者:
    Shi, Fu-long
不可压缩流动的非结构网格自适应方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    武汉理工大学学报(交通科学与工程版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜晓坤;李廷秋
  • 通讯作者:
    李廷秋
h-自适应切割网格法在船海工程领域的发展综述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    武汉理工大学学报(交通科学与工程版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马麟;李廷秋;辛建建;周少山;林泽华
  • 通讯作者:
    林泽华
基于分区径向基函数的Level Set界面捕捉研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    武汉理工大学学报(交通科学与工程版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    金秋;李廷秋;林超
  • 通讯作者:
    林超

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其他文献

大涡模拟风浪中运动物体所产生的流动问题
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    水动力学研究与进展A辑
  • 影响因子:
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  • 作者:
    李廷秋;常杏
  • 通讯作者:
    常杏
基于VBA的螺旋桨流固耦合数值模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    武汉理工大学学报(交通科学与工程版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贺伟;李廷秋;李子如
  • 通讯作者:
    李子如
锚链坠落及碰撞的数值模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    武汉理工大学学报(交通科学与工程版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王浩;李廷秋;李继先
  • 通讯作者:
    李继先
复合材料船用螺旋桨水动力性能影响因素研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国造船
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贺伟;李廷秋;李子如
  • 通讯作者:
    李子如
考虑水弹性影响的螺旋桨设计方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    船舶力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李子如;贺伟;李廷秋;陈克强
  • 通讯作者:
    陈克强

其他文献

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李廷秋的其他基金

一个应用于风浪流中模拟多个动物体的两相流质量力模型
  • 批准号:
    51179142
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目
物体运动对流场扰动的数学模型研究
  • 批准号:
    51072241
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目

相似国自然基金

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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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