激波作用碳氢可燃气泡中高效燃烧机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51606120
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    18.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0602.内流流体力学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The high efficient combustion of hydrocarbon fuel is one of a critical engineering problem that is one of the main obstacles in the development of scramjet. In order to solve this problem, it desperately needs an in-depth understanding of the coupled process between flow and combustion in the supersonic environment. In this project, we focus on a fundamental flow problem, the unsteady evolution of vortex structures induced by the shock/reactive bubble interaction, which is abstracted from the complex flow processes in scramjet. Based on the high efficient parallel technology and the Large Eddy Simulation (LES), both the evolutionary characteristics and influence factors on vortex structures induced by the shock bubble interaction are presented. With the help of the Lagrangian Coherent Structures (LCS) which is developed for exactly capturing vortex boundary in supersonic compressible flow problems, the fuel mixing model dominated by unsteady vortex structures is established. From the changing flow angle and combustion angle, the numerical results offer the key factors on influencing the coupling relations between the flow structures and combustion, the mechanisms of which are established as well. The research findings will not only provide an advanced theoretical foundation of flow propulsion for the design of scramjet, but also help to reveal some essential features of supersonic reactive flows.
碳氢燃料在超声速环境下高效燃烧一直是超燃冲压发动机发展中面临的核心工程问题之一,解决此问题需要深入认知超声速环境下流动燃烧耦合过程。本项目聚焦在超燃冲压发动机中抽象出的基础模型问题:激波作用可燃气泡诱导的非定常涡结构演化过程。通过高效并行技术及高精度大涡模拟技术,数值研究激波作用气泡诱导涡系结构演化特征和形态的影响规律;发展针对超声速问题的非定常涡边界捕获LCS方法,在精确捕获到非定常涡边界的基础上提出了由非定常涡结构主导的燃料混合模型。随后分别从流动和化学的角度对比分析给出了影响流动和燃烧耦合作用的关键因素,并且建立超声速环境下涡致混合流动结构与燃料燃烧的耦合作用机理。本项目研究成果不仅能为超燃冲压发动机提供先进的流动推进理论基础,同时也可以揭示超燃环境下超声速流动的一些本质特征。

结项摘要

超声速环境下的氢燃料高效燃烧一直是超燃冲压发动机发展中面临的核心工程问题之一,迫切需要对燃烧流动耦合物理机制深入开展研究。本项目聚焦在超燃冲压发动机中激波与射流相互作用抽象出的基础模型问题:激波作用可燃气泡诱导的非定常涡结构演化过程。数值方面开展了一系列激波作用气泡诱导涡系结构演化特征和形态的影响规律的研究;提出了针对超声速问题的非定常涡边界捕获LCS方法,并提出了三阶段的激波作用混合演化规律,发展高斯分布的混合模型。随后对激波作用可燃气泡相互作用,发现燃烧效率无法进一步通过激波增强,基于涡结构演化特征提出了燃烧效率改进方法,实现燃烧效率提高50%以上。本项目研究成果不仅能为超燃冲压发动机提供先进的燃烧动力理论基础,同时也可以揭示超燃环境下超声速湍流燃烧的一些本质特征。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(6)
专利数量(0)
化学反应机理对激波与可燃氢气泡相互作用影响的数值研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    计算物理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王子昂;余彬;杭皓天;张斌;刘洪
  • 通讯作者:
    刘洪
An Approach to Obtain the Correct Shock Speed for Euler Equations with Stiff Detonation
获得强爆欧拉方程正确冲击速度的方法
  • DOI:
    10.4208/cicp.oa-2015-0008
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Communications in Computational Physics
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Bin Yu;Linying Li;Bin Zhang;Jianhang Wang
  • 通讯作者:
    Jianhang Wang
Effects of Mach Number on Non-Rankine--Hugoniot Shock Zone of Mach Reflection
马赫数对马赫反射非朗肯-于贡尼奥激波区的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Spacecraft and Rockets
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Haochen Liu;Hao Chen;Bin Zhang;Hong Liu
  • 通讯作者:
    Hong Liu
Scaling vortex breakdown mechanism based on viscous effect in shock cylindrical bubble interaction
激波圆柱气泡相互作用中基于粘性效应的尺度涡流破坏机制
  • DOI:
    10.1063/1.5051463
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Physics of Fluids
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zi'ang Wang;Bin Yu;Hao Chen;Bin Zhang;Hong Liu
  • 通讯作者:
    Hong Liu
Asymptotic-Preserving Monte Carlo Method for Large Cylinder Hypersonic Flows
大型圆柱体高超声速流动的渐近保持蒙特卡罗方法
  • DOI:
    10.2514/1.t5225
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Thermophysics and Heat Transfer
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Bin Zhang;Hao Chen;Linying Li;Xiaoyu Shao
  • 通讯作者:
    Xiaoyu Shao

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    --
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    --
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
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    10.13976/j.cnki.xk.2016.0407
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    信息与控制
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张斌;李涛;郑柏超
  • 通讯作者:
    郑柏超

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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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