基于合成冷/热射流的边界层流动耦合控制机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11602299
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    28.0万
  • 负责人：
    邓雄
  • 依托单位：
    中国人民解放军国防科技大学
  • 学科分类：
    A0908.多场多介质耦合与流动控制
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Boundary layer flow control plays an important part in enhancing / weakening flow stability, delaying / accelerating flow transition, suppressing / promoting flow separation and so on, in order to achieve lift increase, drag reduction, noise reduction, vortex elimination, vibration reduction and stealthy function of vehicles. As a result, it has wide uses in military / civil fields and good development prospects. The project has proposed a new coupling control method for boundary layer flow using synthetic cold / hot jets based on a high-performance synthetic jet actuator invented by our group. This method combines the advantages of the velocity boundary layer control (using synthetic jet) and temperature boundary layer control (using cold / hot jets), which can enhance the capability to control the boundary layer flow and realize the effective control of the boundary layer induced by a high speed / hypersonic flow using a low momentum synthetic jet. The fine flow field of synthetic cold / hot jets interacting with boundary layer flow is acquired through numerical simulations and high-resolution flow visualization techniques. The flow characteristics including flow structures, spatial evolution and dynamics features are investigated according to vortex structures, velocity fields and density fields. Then, the evolution behavior of the induced vortex is explored. The control effect of velocity-thermal coupling control mode is compared with that of velocity boundary layer control mode. The evolution behavior of instability waves and the features of different disturbance modes within the boundary layer are analyzed. Finally, the coupling control mechanisms of synthetic cold / hot jets on the boundary layer flow are revealed.
边界层流动控制能起到增强/减弱流动稳定性、推迟/加速转捩、抑制/促进流动分离等作用，从而实现航行器增升、减阻、降噪、消涡、减振和隐身等功能，具有广泛的军民两用背景和良好的发展前景。本项目基于课题组发明的高性能合成双射流激励器，提出了合成冷/热射流边界层流动耦合控制新方法，该方法结合了速度边界层控制（合成射流）和温度边界层控制（冷/热射流）的优势，能增强对边界层流动的控制能力，实现低动量合成射流对高速/高超声速边界层流动的有效控制。通过数值模拟和高分辨率流场显示技术，获得合成冷/热射流与边界层相互作用的精细流场结构，从涡结构、速度场和密度场等方面研究流场的流动结构、空间演化和动力学特性，分析诱导发卡涡的演化特性，对比速度边界层控制模式和速度-温度边界层耦合控制模式对边界层流动的控制效果，分析边界层内不稳定波的演化规律和不同扰动模态的特征，揭示合成冷/热射流对边界层流动的耦合控制机理。

结项摘要

边界层流动控制能增强/减弱流动稳定性、推迟/加速转捩、抑制/促进流动分离等作用，从而实现飞行器增升、减阻、降噪等功能。本项目着眼于边界层主动流动控制应用需求，基于课题组发明的高性能合成双射流激励器，提出了合成冷/热射流边界层流动耦合控制新方法。该方法耦合速度型和温度型控制的优势，增强了对边界层的控制能力，实现低动量合成射流对高速边界层流动的有效控制。项目通过数值模拟和高分辨率流场显示技术，获得了合成冷热射流及其与超声速边界层流场相互作用的流场结构，揭示了合成冷热射流对边界层流动的耦合控制机理。.本项目开展了合成冷/热射流激励器的工作特性研究，研究了合成冷/热射流控制参数对流动结构及相互作用特性的影响规律，建立了激励器能量转换效率的计算模型，分析了不同参数下能量转换效率的变化规律。开展了合成冷/热射流对平板边界流动的控制机理的研究，分析了合成冷/热射流控制参数对平板速度边界层和温度边界层的影响规律，分析了边界层内不稳定波的演化规律和不同扰动模态的特征，揭示了合成冷/热射流的耦合控制机理。开展了合成冷/热射流对平板突起物引起的边界层流动分离的控制研究，分析了合成冷/热射流与边界层流场的相互作用特性，研究了流场的特征结构、空间演化和动力学特性，对比速度边界层控制和速度-温度边界层控制对边界层流动分离的控制效果，揭示了合成冷/热射流对边界层流动分离的耦合控制机理。.以本项目为支撑，共发表学术论文30余篇，其中SCI检索10余篇，申请发明专利5项，授权3项，获省部级科技奖2项。项目成果在国内外学术会议上交流4次。

项目成果

期刊论文数量（15）
专著数量（0）
科研奖励数量（2）
会议论文数量（0）
专利数量（8）
Experimental investigation on the flow regime and impingement heat transfer of dual synthetic jet
双合成射流流态及冲击传热实验研究
  • DOI：
    10.1016/j.ijthermalsci.2019.02.039
  • 发表时间：
    2019-11-01
  • 期刊：
    INTERNATIONAL JOURNAL OF THERMAL SCIENCES
  • 影响因子：
    4.5
  • 作者：
    Deng, Xiong;Luo, Zhen-bing;Gong, Wei-jie
  • 通讯作者：
    Gong, Wei-jie
合成双射流及其流动控制技术研究进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    空气动力学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    罗振兵;夏智勋;邓雄;王林;李玉杰;马瑶;王俊伟;彭磊;蒋浩;杨升科;杨瑞
  • 通讯作者：
    杨瑞
水下合成双射流流场特性与推力特性实验研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    空气动力学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    彭磊;罗振兵;邓雄;杨升科
  • 通讯作者：
    杨升科
Active-passive combined and closed-loop control for the thermal management of high-power LED based on a dual synthetic jet actuator
基于双合成射流执行器的大功率LED热管理主被动组合闭环控制
  • DOI：
    10.1016/j.enconman.2016.11.034
  • 发表时间：
    2017-01-15
  • 期刊：
    ENERGY CONVERSION AND MANAGEMENT
  • 影响因子：
    10.4
  • 作者：
    Deng, Xiong;Luo, Zhenbing;Wang, Lin
  • 通讯作者：
    Wang, Lin
超声速湍流边界层湍流统计与湍流结构分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    气体物理
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘强;罗振兵;邓雄;程盼;王林;周岩
  • 通讯作者：
    周岩

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其他文献

合成射流流动与传热特征的数值模拟
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    向立平;夏智勋;罗振兵;邓雄;王林
  • 通讯作者：
    王林
Dual Synthetic Jets Actuator and Its Applications—Part III: Impingement Flow Field and Cooling Characteristics of Vectoring Dual Synthetic Jets
双合成射流执行器及其应用——第三部分：矢量双合成射流冲击流场及冷却特性
  • DOI：
    10.3390/act11120376
  • 发表时间：
    2022-12
  • 期刊：
    actuators
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    邓雄;董昭峰;刘强;彭灿;何伟;罗振兵
  • 通讯作者：
    罗振兵
合成双射流控制机翼水滴撞击特性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    气体物理
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    蒋浩;夏智勋;罗振兵;邓雄;杨升科;刘强
  • 通讯作者：
    刘强
合成冷热射流控制超声速边界层流动稳定性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    物理学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘强;罗振兵;邓雄;杨升科;蒋浩
  • 通讯作者：
    蒋浩
Experimental investigation on the vectoring spray based on a novel synthetic jet actuator
基于新型合成射流执行器的矢量喷雾实验研究
  • DOI：
    10.1016/j.applthermaleng.2020.115677
  • 发表时间：
    2020-10
  • 期刊：
    Applied Thermal Engineering
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    何伟;罗振兵;邓雄;彭文强;赵志杰
  • 通讯作者：
    赵志杰

其他文献

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邓雄的其他基金

气-液-固多介质合成喷雾多场演化与高热流传热强化机理研究
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AI项目解读示例

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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