一种含有复杂外形运动物体的高效IB-LBM算法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11302104
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0910.计算流体力学
  • 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

The immersed boundary-lattice Boltzmann method (IB-LBM) is a feasible numerical method for simulating flows around moving objects. In conventional IB-LBM, the approximate satisfaction of boundary condition and low accuracy of solution near the boundary are its two major shortcomings. As a consequenc, the accuracy of force calculation on the boundary and numerical stability of method would be affected. In this project, an efficient IB-LBM for dealing with moving objects is developed. Firstly, based on our proposed boundary condition-enforced IB-LBM, the non-physical oscillation of forces on the boundary can be suppressed by using the smoothed delta function. Meanwhile, by applying the technique of adaptive mesh refinement to IB-LBM simulation for the first time, the efficiency of method can be improved and the drastic variation in flow field can be captured accurately. Secondly, by utilizing the Lagrangian interpolation with second order accuracy, a different way to deal with the boundary without use of delta function is developed. As a result, the accuracy of flow solution around the boundary is improved. Employing the proposed IB-LBM, numerious moving boundary flow problems with different geometries are simulated. Moreover, through the simulation of fish swimming and dragonfly flight, the accuracy and efficiency of the proposed method for handling moving boundary flow problems with complex geometry are validated. The research work in this project could offer a reliable CFD method and tool for dealing with the moving boundary flow problems accurately and effectively.
浸入边界-格子波尔兹曼法(IB-LBM)是一种有效模拟动边界问题的数值方法。在现有的IB-LBM中,存在着边界条件不精确满足和物面附近数值解精度低的两个主要问题,从而影响物体受力计算的准确性和数值方法的稳定性。因此,本项目的目的是发展一种高效地模拟动边界问题的IB-LBM。首先,在申请人提出的精确满足边界条件的IB-LBM基础上,通过使用光滑的delta函数,抑制物体受力的非物理震荡;首次把网格自适应技术应用到IB-LBM中,提高计算效率并精确捕捉流动的剧烈变化。其次,通过使用二阶精度的Lagrangian插值,发展一种无delta函数的边界处理方法,提高物面附近流场解的精度。应用这些方法,模拟多种含不同外形的动边界问题。此外,通过模拟鱼游和蜻蜓飞行,验证数值方法处理复杂外形动边界问题的准确性和有效性。通过本项目的研究,可以为准确而有效地处理动边界问题提供可靠的CFD模拟方法和工具。

结项摘要

浸入边界-格子波尔兹曼法(IB-LBM)是一种有效模拟动边界问题的数值方法。在现有的IB-LBM中,存在着边界条件不精确满足和物面附近数值解精度低的两个主要问题,从而影响物体受力计算的准确性和数值方法的稳定性。因此,本项目完善和发展了一种高效地模拟动边界问题的IB-LBM,使其能够准确而有效地模拟复杂物体在流体中的运动。首先,通过使用光滑的delta函数,抑制了物体受力的非物理震荡。其次,把网格自适应技术应用到IB-LBM中,提高计算效率并精确捕捉流动的剧烈变化。应用发展的新算法,模拟研究了多种复杂的动边界问题,包括钝体流动控制和基于拍动翼的新型能量采集系统。基于本项目的研究成果,共计发表了21篇SCI学术论文。通过本项目的研究,可以为准确而有效地处理动边界问题提供可靠的CFD模拟方法和工具。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Ground effect on the power extraction performance of a flapping wing biomimetic energy generator
地面效应对扑翼仿生发电机功率提取性能的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jfluidstructs.2014.10.018
  • 发表时间:
    2015-04-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF FLUIDS AND STRUCTURES
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Wu, J.;Yang, S. C.;Yan, W. W.
  • 通讯作者:
    Yan, W. W.
Numerical study on the heterogeneous flow in porous biofilters
多孔生物过滤器内非均相流的数值研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Su Zhong-Di;Wu Jie;Zhang Kai;Bao Fu-Bing
  • 通讯作者:
    Bao Fu-Bing
How a flexible tail improves the power extraction efficiency of a semi-activated flapping foil system: A numerical study
柔性尾翼如何提高半激活扑翼箔系统的功率提取效率:数值研究
  • DOI:
    10.1016/j.jfluidstructs.2015.02.006
  • 发表时间:
    2015-04
  • 期刊:
    Journal of Fluids and Structures
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Wu Jie;Wu Jing;Tian Fang-Bao;Zhao Ning;Li Ya-Dong
  • 通讯作者:
    Li Ya-Dong
A Robust Immersed Boundary-Lattice Boltzmann Method for Simulation of Fluid-Structure Interaction Problems
用于模拟流固耦合问题的鲁棒浸没边界格子玻尔兹曼方法
  • DOI:
    10.4208/cicp.180115.210715a
  • 发表时间:
    2016-07
  • 期刊:
    Communications in Computational Physics
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Wu, Jing;Zhan, Jiapu;Zhao, Ning;Wang, Tongguang
  • 通讯作者:
    Wang, Tongguang
Pitching-motion-activated flapping foil near solid walls for power extraction: A numerical investigation
固体壁附近的俯仰运动激活扑翼箔用于功率提取:数值研究
  • DOI:
    10.1063/1.4892006
  • 发表时间:
    2014-08
  • 期刊:
    Physics of Fluids
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Wu, J.;Qiu, Y. L.;Shu, C.;Zhao, N.
  • 通讯作者:
    Zhao, N.

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    --
  • 作者:
    吴杰;张秀丽;张丽军;韦芸;周双六
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    周双六
香梨果肉穿刺力响应谱的峰值法分析及脆度评价
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    2019
  • 期刊:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    上官文斌
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    2016
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  • 发表时间:
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  • 作者:
    吴杰;王志新
  • 通讯作者:
    王志新

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多扑翼自推进过程中集群特性的数值模拟研究
  • 批准号:
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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

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          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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