大变形自由表面流动及流固耦合粒子模型与实验研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11172306
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    70.0万
  • 负责人：
    刘谋斌
  • 依托单位：
    北京大学
  • 学科分类：
    A0904.水动力学
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

水动力学与海洋工程领域存在众多的大变形自由表面流动及其与固体结构的强烈耦合作用。控制方程的高度非线性，急剧变化的自由表面，以及可变形的固体壁面都给相关问题的数值模拟带来极大的挑战。开展大变形自由表面流动以及流固耦合问题的预测理论与模型研究，探索和发展相关的高效计算方法，在学术与工程上都具有非常重要的意义。光滑粒子动力学SPH方法是一种拉格朗日型无网格粒子方法，在模拟大变形和运动界面特征方面具有特殊的优势，如果在算法上加以完善和推广，预期能将SPH方法应用于水动力学与海洋工程中大变形自由表面流动以及流固耦合的各类问题。本项目旨在：1）进一步改进SPH方法，兼顾计算精度与稳定性；2）建立通用有效的壁面边界处理算法，兼顾边界处理计算精度、效率，以及对复杂边界区域的适应性；3）建立合理的流固耦合算法，同步实现流固耦合。所开发的算法和模型将通过其他数值方法的计算结果与辅助的模型试验进行验证。

结项摘要

大变形自由表面流动及流固耦合问题往往涉及高度的非线性、急剧变化的自由表面，以及可变形的固体壁面，对数值模拟而言是一个巨大的挑战。本项目基于光滑粒子动力学（SPH）方法，发展了一系列创新的算法和模型，提高了SPH方法的精度和适用性，开发了相应的源程序，结合其他CFD数值方法及模型实验数据对所发展的SPH算法、模型和源程序进行了验证，并成功将改进的SPH方法应用于液滴撞击、液体晃荡、漏油拦截等大变形自由表面流动及流固耦合问题。本项目取得了一系列重要研究成果，实现并部分超过了预期的研究目标。在本项目的支持下，出版英文专著一部、在Journal of Computational Physics, Physical Review E、Coastal Engineering等著名期刊发表SCI收录论文12篇；参加了多次国内外学术会议，包括3次大会报告和多次邀请报告。研究成果表明，所开发的SPH算法、模型和源程序在模拟大变形自由表面流动与流固耦合问题的优势，在水动力学与海洋工程领域具有广阔的应用前景。

项目成果

期刊论文数量（22）
专著数量（1）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（2）
专利数量（0）
An SPH model for multiphase flows with complex interfaces and large density differences
复杂界面、大密度差多相流的SPH模型
  • DOI：
    10.1016/j.jcp.2014.11.037
  • 发表时间：
    2015-02-15
  • 期刊：
    JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS
  • 影响因子：
    4.1
  • 作者：
    Chen, Z.;Zong, Z.;Shu, C.
  • 通讯作者：
    Shu, C.
An SPH model for free surface flows with moving rigid objects
运动刚性物体自由表面流动的 SPH 模型
  • DOI：
    10.1002/fld.3868
  • 发表时间：
    2014-03
  • 期刊：
    International Journal for Numerical Methods in Fluids
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    Liu M. B.;Shao J. R.;Li H. Q.
  • 通讯作者：
    Li H. Q.
液滴冲击液膜问题的光滑粒子动力学模拟
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子：
    1
  • 作者：
    刘谋斌;常建忠;苏铁熊;刘汉涛
  • 通讯作者：
    刘汉涛
A new kernel function for SPH with applications to free surface flows
SPH 的新核函数及其在自由表面流中的应用
  • DOI：
    10.1016/j.apm.2013.12.001
  • 发表时间：
    2014-08
  • 期刊：
    Applied Mathematical Modelling
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    X.F. Yang;S.L. Peng;M.B. Liu
  • 通讯作者：
    M.B. Liu
Numerical simulation of droplet impact onto liquid films with smoothed particle hydrodynamics
利用平滑粒子流体动力学对液滴撞击液膜进行数值模拟
  • DOI：
    10.7498/aps.61.244701
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子：
    1
  • 作者：
    Liu Mou-Bin;Chang Jian-Zhong;Su Tie-Xiong;Liu Han-Tao
  • 通讯作者：
    Liu Han-Tao

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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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