基于DNS方法的圆管内过渡区流速特性的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    10972123
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    40.0万
  • 负责人：
    杜广生
  • 依托单位：
    山东大学
  • 学科分类：
    A0909.实验流体力学
  • 结题年份：
    2012
  • 批准年份：
    2009
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2010-01-01 至2012-12-31

项目摘要

超声波流量计已广泛应用于工业流量计量中，大量待测工况处于层流和充分发展的湍流之间的广义过渡区内，其测量精度取决于面、线平均速度之间的关系式，目前过渡区的这种关系式尚无人给出。.本项目拟对圆管过渡区内流体的流速特性进行研究。采用自编程方法实现圆管过渡区内流动N-S方程的直接求解(DNS)；针对圆管内流动的不同流量点进行一系列数值计算，通过流场分析获得从层流至充分发展的湍流之间广义过渡区范围内的面、线平均速度关系式；然后通过多普勒测速仪测量圆管某些流量点的面、线平均速度，进而验证数值计算所得到的关系式的正确性。最后通过数值计算方法分析流体温度变化对面线平均速度之间关系式的影响。本项目的研究结果可以有效提高超声波流量计的测量精度，为相关问题的研究提供理论依据，有深远的理论意义与广阔的应用前景。

结项摘要

圆管过渡区流动范围内的面—线平均速度关系及其流速特性，在进行流量测量的计量器具领域应用广泛。如超声波流量计，影响其测试精度的主要因素为超声波传播路径上的平均流动速度与圆管截面平均速度的关系，此关系被定义为k系数。传统的研究对于层流和完全湍流都已有相应的k计算方法。而对于过渡区范围内的面—线平均速度关系，尚没有合适的k计算方法，对此的研究尚属空白。在实际应用中，大量的待测工况均处于过渡区范围内。因此，对于圆管过渡区范围内面—线平均速度关系，即k系数的研究具有重要的科学意义和应用价值。. 本项目采用数值模拟计算和PIV实验方法来对圆管Re=2000—20000范围内的流动进行了研究，获得了圆管过渡区范围内面—线平均速度关系，给出了相关规律，具体有：. 通过PIV测试系统对圆管Re=2000—20000范围内的广义过渡区流动进行了测量分析，研究了不同入射角度情况下圆管内面—线平均速度关系，给出了超声波传播路径上的k随着雷诺数变化曲线，建立了相应的数学模型。. 采用标准k-ε模型、大涡模拟(LES)和直接数值模拟(DNS)对圆管内的流动进行了计算。在数值模拟过程中，利用Fortran90语言编写了DNS计算程序，采用混合三步Runge-Kuga／Crank-Nicholson格式实现了时间离散，采用守恒格式的中心差分实现了空间离散，所用算法具备二阶时间精度。计算结果表明LES模型和DNS获取的流场速度分布与PIV实验数据相吻合。分别使用LES模型和DNS方法研究了过渡区内面—线平均速度关系。. 对支架式的U型反射装置的DN20超声波流量计进行了实验研究，通过实验证实该超声波流量计过渡区内k系数的变化规律与研究中得到的圆管过渡区面—线平均速度关系曲线的变化规律吻合，本研究创建的数学模型对超声波及类似流量装置的设计提供了重要的理论依据。. 针对超声波换能器与水的接触面上以及信号反射面上颗粒物堆积影响测量精度这一问题，设计引入了涡发生器，它可以使流场在超声波反射区域产生漩涡，冲刷壁面，消除反射区域的微小的颗粒或者气泡。采用标准k-ε模型对涡发生器的作用进行了模拟计算，并通过与实验值的对比给出了最佳安装位置和倾斜角度。. 本研究项目为超声波流量计或其他流量有关的装置的设计和提高测量精度提供了理论依据，具有重要的理论意义和应用价值。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（0）
反射装置对超声波流量计水流特性影响的研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    仪器仪表学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘永辉;杜广生;陶莉莉;姜志成;沈芳
  • 通讯作者：
    沈芳
The profile-linear average velocity for the transition in pipes based on the method of LES
基于LES方法的管道内过渡轮廓线平均速度
  • DOI：
    10.1016/s1001-6058(09)60220-1
  • 发表时间：
    2010-10
  • 期刊：
    Journal of Hydrodynamics
  • 影响因子：
    2.5
  • 作者：
    LIU Yong-hui;DU Guang-sheng;LIU Zheng-gang;LI Li;TAO Li-li
  • 通讯作者：
    TAO Li-li

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其他文献

Numerical study of impurity distribution in ultrasonic heat meter body
超声波热量表表体内杂质分布的数值研究
  • DOI：
    10.1016/s1001-6058(15)60560-1
  • 发表时间：
    2015-12
  • 期刊：
    Journal of Hydrodynamics
  • 影响因子：
    2.5
  • 作者：
    石硕;孙建亭;杜广生;张敏
  • 通讯作者：
    张敏
隧道对超车过程车辆瞬态气动特性的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    水动力学研究与进展(A辑)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘正刚;李莉;雷丽;杜广生
  • 通讯作者：
    杜广生
结构参数对超声波流量计水流特性影响的研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    仪器仪表学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李冬;孙建亭;杜广生;雷丽
  • 通讯作者：
    雷丽
基于流固耦合的客车风窗玻璃风致振动特性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    同济大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    陶莉莉;杜广生;刘丽萍;雷丽
  • 通讯作者：
    雷丽
超声波流量计中反射装置的声-固耦合分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    仪器仪表学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李冬;苑修乐;杜广生;雷丽
  • 通讯作者：
    雷丽

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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