波浪底部边界层动力特性对底泥污染物释放的影响研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51309036
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    夏波
  • 依托单位：
    长沙理工大学
  • 学科分类：
    E1101.海岸工程与海洋工程
  • 结题年份：
    2016
  • 批准年份：
    2013
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Based on theoretical analysis, the hydrodynamic characteristics in wave benthic boundary layer and its impact on pollutants release from sediment will be studied by experiments and numerical model. The velocity profile, turbulent intensity and dissolved oxygen concentration distribution will be tested in experiments. The data above can be used to derive accurate thickness of benthic boundary layer and diffusive boundary layer. The influence of hydrodynamic characteristics in wave benthic boundary layer on thickness of diffusive boundary layer will be studied in this project. The influence of turbulence intensity on contaminant release from suspended sediment will be analysed and discussed in this project based on experiment data. Numerical model for hydrodynamic characteristics and mass transport in wave benthic boundary layer would then be built and verified based on experimental results. Different scenarios will be simulated to find how contaminant release will respond to variable hydrodynamic conditions in wave benthic boundary layer.
本项目以理论分析为指导，采用波浪水槽实验、数学模型等方法，研究分析波浪作用下底部边界层的水动力特性及其对底泥污染物释放的影响，通过物理模型试验获取边界层内的流速剖面、紊动强度分布、溶解氧浓度分布，计算边界层及扩散边界层厚度，分析边界层内水动力特性对扩散边界层厚度及扩散通量的影响，探寻边界层紊动结构对悬浮泥沙解吸释放污染物的动态过程和影响机制，建立波浪边界层水流运动及物质输送数学模型，基于理论分析结果和实验数据对模型进行率定和验证，分析模型的适应性及格物理参数的敏感性，为开展波浪作用下泥沙释放污染物的研究打下基础。

结项摘要

波浪作用下底部边界层水动力特性对于底泥污染物释放有着十分重要的影响，本项目以理论分析为指导，采用数值模拟和实验方法，研究分析波浪作用下底部边界层的水动力特性及其对底泥污染物释放的影响，项目的主要研究内容和取得的成果有：（1）在近似均匀紊流模拟装置中开展实验研究了紊流作用下泥沙悬浮释放污染物的动态过程及基本特性，揭示了泥沙起动前后垂向紊动扩散作用对底泥污染物释放的作用机制，为数学模型的建立和验证奠定基础；（2）在波流水槽中开展了波浪作用下边界层水动力特性研究，通过剖面流速仪测量了波浪作用下的流速剖面结构和垂向紊动特征,分析了波浪水流对紊动扩散作用的影响机制；（3）建立了边界层高精度水流-泥沙相互作用数学模型，模拟分析了泥沙层化对紊动的抑制作用及所引起的泥沙垂向分布特征，描述了泥沙垂向充分混合、泥跃层和近似层流情况下的紊动特征和泥沙分布；（4）采用自适应四叉树网格离散N-S方程和Level Set方法追踪自由表面，建立了高精度数值波浪水槽，在此基础上，引入泥沙模型和污染物模型，用于分析计算波浪作用下泥沙悬浮释放污染物的时空分布特征；（5）基于波流共同作用下泥沙悬浮释放污染物的数学模型，通过设置不同的模拟情景，分析计算了波流共同作用下泥沙悬浮特征、污染物释放动态过程及时空分布特征；（6）建立了波流双向实时耦合水动力模型，引入紊动扩散系数垂向分布模型，合理描述波流共同作用下边界层动力过程对泥沙及污染物输送的影响；（7）在上述研究基础上，针对疏浚施工的短期环境效应，研究提出了疏浚作业引起的泥沙再悬浮及污染物释放影响范围与程度的计算方法和模型，并应用于工程实践。.研究成果为进一步分析评价波浪水流作用下泥沙悬浮释放污染物的环境效应和影响范围奠定了基础，提供了数学模型和方法，具有一定的理论意义和应用价值。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
海口市如意岛邮轮码头泥沙运动的数值模拟
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    西部交通科技
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    夏波;杨刚;赵利平;邹俊飞
  • 通讯作者：
    邹俊飞
紊流作用下泥沙释放磷的试验及数值模拟
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    中国环境科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    夏波;张庆河;聂小保;黃筱云
  • 通讯作者：
    黃筱云
水体紊动作用下湖泊泥沙解吸释放磷的实验研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    泥沙研究
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    夏波;张庆河;蒋昌波;聂小保
  • 通讯作者：
    聂小保
基于非结构网格的波流耦合数值模式研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    海洋与湖沼
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    夏波;张庆河;蒋昌波
  • 通讯作者：
    蒋昌波
level set 函数快速步进重构并行算法的改进
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    哈尔滨工程大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    黃筱云;董国海;常佳夫;蒋学炼
  • 通讯作者：
    蒋学炼

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其他文献

波浪作用下斜坡沙质海床上桩柱周围局部冲刷试验研究
  • DOI：
    10.14042/j.cnki.32.1309.2018.02.014
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    水科学进展
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    程永舟;唐雯;李典麒;黄筱云;夏波
  • 通讯作者：
    夏波
Level set函数快速步进重构的隐式分区并行
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    哈尔滨工程大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    黄筱云;夏波;程永舟;江诗群
  • 通讯作者：
    江诗群
波流作用下大直径淹没圆柱局部冲刷试验研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    水科学进展
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    程永舟;吕行;王文森;黄筱云;夏波
  • 通讯作者：
    夏波
规则波作用下台阶地形上墩柱绕流三维数值研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    海洋工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    孙斌;蒋昌波;夏波
  • 通讯作者：
    夏波
Substrate Engineering in Lipase-Catalyzed Selective Polymerization of d-/l-Aspartates and Diols to Prepare Helical Chiral Polyester.
脂肪酶催化 d-/l-天冬氨酸和二醇选择性聚合制备螺旋手性聚酯的底物工程。
  • DOI：
    10.1021/acs.biomac.0c01605
  • 发表时间：
    2021-01
  • 期刊：
    Biomacromolecules
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    张瑜;夏波;李炎炎;林贤福;吴起
  • 通讯作者：
    吴起

其他文献

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相似国自然基金

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相似海外基金

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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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