无振荡可压缩两相流切割网格方法及其在激波诱导气泡塌陷中的应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11702272
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0910.计算流体力学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

This project focuses on the two-dimensional cut-cell method, which is of high order, high resolution of the interface and free of pressure oscillation near the interface, for compressible two-phase flow. This cut-cell method will be applied to the tiny bubble collapse induced by weak shock. The following research topics can be found in this study: 1. The coupling process of the cut-cell method and the level-set method will be analyzed to seek the cause for the pressure oscillation near the interface and the method to suppress the pressure oscillation will be proposed. 2. The mass conservation of the cut-cell method will be improved in this new method compared with the old one. 3. The discretization scheme for the interfacial jump condition for flow with viscosity, thermal conduction, surface tension and phase change will be proposed. 4. The code of cut-cell method will be constructed with the help of PARAMESH, which is an open source software with adaptive mesh and MPI technique. 5. The cut-cell method will be validated by the classical benchmark problems and the parameter space in which this code adapts will be verified. 6. The cut-cell method with the full NS equation and phase transition will be applied to the collapse of the tiny bubble induced by weak shock. The effects of the viscosity, thermal conduction, surface tension and phase transition on the jet formation, bubble dynamics and wave structures will be analyzed. This study is about the cutting-edge research on sharp interface method and its application in the compressible two-phase flow, which is of great value in this field.
本项目针对可压缩两相流,开展高精度、高界面分辨率、无界面压力振荡的二维切割网格方法研究,并采用该方法开展弱激波诱导的微型气泡塌陷的研究。研究内容主要如下:分析切割网格方法与 Level-set 方法的耦合方式,寻找切割网格方法中压力振荡产生的原因并提出克服该振荡的方法;改善切割网格方法中各相介质的质量守恒性;提出包含粘性、热传导、表面张力和相变时的界面间断条件的离散方法,通过经典算例,逐项验证粘性、热传导、表面张力和相变各项,并确认程序适应的参数范围;发展基于开源网格自适应的并行程序 PARAMESH 的切割网格程序;使用全 NS 方程在考虑界面相变的情况下模拟水中弱激波诱导的微型气泡塌陷的过程,并分析粘性、热传导、表面张力和相变对射流形成、气泡演化、波系结构等的影响。该项目研究是关于可压缩两相流的尖锐界面数值方法及应用的前沿课题,具有重要的学术价值。

结项摘要

本项目针对可压缩两相流开展高精度、高界面分辨率、无界面压力振荡的二维切割网格方法研究,并采用该方法开展弱激波诱导的微型气泡塌陷中的研究。研究内容主要如下:分析了切割网格方法中压力振荡产生的原因并提出一种混合方法克服该振荡;提出包含粘性、热传导、表面张力和相变时的界面间断条件的离散方法;发展基于开源自适应、并行程序PARAMESH的切割网格程序;模拟了水中弱激波诱导的微型气泡塌陷的过程,并分析了相应的物理过程。.该项目研究发展了目前前沿的两相流切割网格数值方法,解决了其在界面拓扑结构改变时的压力振荡的问题。该方法在弱激波诱导水中气泡塌陷的应用研究发现计算结果同前人实验的发现的射流现象一致,回答了前人发现的数值模拟和实验不一致的原因可能是文献中数值模拟方法和参数不合适造成的。通过该项目建立的两相流模拟程序,为将来进一步研究两相流的其他物理问题打下基础。

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(0)
专利数量(0)
柱形汇聚几何中内爆驱动金属界面不稳定性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    爆炸与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王涛;汪兵;林健宇;钟敏;柏劲松;李平;陶钢
  • 通讯作者:
    陶钢
内爆加载下界面不稳定性和湍流混合数值模拟研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王涛;汪兵;林健宇;钟敏;柏劲松;李平;陶钢
  • 通讯作者:
    陶钢
金属锡Rayleigh-Taylor 不稳定性对模型参数敏感性的数值分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    高压物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王涛;汪兵;林健宇;柏劲松;李平;钟敏;陶钢
  • 通讯作者:
    陶钢
“反尖端”界面不稳定性数值计算分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    高压物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王涛;汪兵;林健宇;柏劲松;李平;钟敏;陶钢
  • 通讯作者:
    陶钢
铝弹丸超高速撞击防护结构的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    高压物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林健宇;罗斌强;徐名扬;宋卫东;柏劲松;裴晓阳;于继东;李平
  • 通讯作者:
    李平

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其他文献

基于PPM的界面压缩方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    高压物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈芳;李平;刘坤;柏劲松;林健宇;季路成
  • 通讯作者:
    季路成
铝弹丸超高速撞击防护结构的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    高压物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林健宇;罗斌强;徐名扬;宋卫东;柏劲松;裴晓阳;于继东;李平
  • 通讯作者:
    李平
がんエクソソーム産生阻害物質 (+)-Asteltoxinの作用機序解析
癌症外泌体产生抑制剂(+)-Asteltoxin的机制分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林健宇;三谷文美絵;坂本達也;上原了;疋田智也;吉田卓也;Andi Setiawan;小根山千歳;荒井雅吉
  • 通讯作者:
    荒井雅吉
“反尖端”界面不稳定性数值计算分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    高压物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王涛;汪兵;林健宇;柏劲松
  • 通讯作者:
    柏劲松

其他文献

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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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