可压缩混合层湍流结构的生成演化机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    91752111
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    96.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0901.湍流与流动稳定性
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Coherent structure of mixing layer is very classical in turbulent flow and its generation and evolution mechanism has some universality. In order to understand these mechanisms, a strategy from instability wave to instability structure then to coherent structure has been proposed out and three jobs has been planned in this project. The first job is to study the flow instability of mixing layer from low convective Mach number to high convective Mach number by using linear stability theory. The second job is to simulate the generation process from instability wave to instability structure and the evolution process from instability structure to coherent structure by using numerical method. The last job is obtain some photos of these flow structures with high fidelity by using flow visualization technique, which can be used to validate the prediction results from theory. The intrinsic relation between instability wave and instability structure will be built, and the nonlinear interaction among the instability waves will be used to explain the generation mechanism of coherent structures of mixing layer. Furthermore, the dynamics parameters of these structures can be obtained from numerical and experimental visualization photos.
混合层流动具有非常典型的湍流结构,其生成和演化机制具有一定的普适性。本项目提出从失稳扰动到失稳结构再到湍流结构的研究思路,拟通过三方面的研究来认识混合层湍流结构的生成与演化机制。一是开展宽范围对流马赫数混合层流动的稳定性分析,确定失稳扰动类型与扰动参数;二是通过数值模拟研究不稳定扰动生成失稳结构的过程,以及从失稳结构到湍流结构的演化过程;三是通过流动显示技术给出混合层失稳结构和湍流结构的清晰照片,对理论预测结果进行验证。稳定性分析与数值模拟将建立不稳定扰动与失稳结构的关系,扰动之间的非线性作用将为湍流结构的生成机制提供解释,而数值与实验显示将给出失稳结构和湍流结构的动力学参数。

结项摘要

混合层具有丰富的流动结构,这些结构的产生和演化过程有助于认识湍流结构行为。在本项目资助下,我们研究了宽范围对流马赫数混合层流动的线性稳定性,分析获得了声模态扰动及其空间演化特征,对混合层扰动模态进行了重新分类,消除了概念间的混淆;发现温度比值大于1以后,即使对流马赫数小于0.6,混合层最不稳定波也是三维的;采用数值模拟方法研究了单一扰动和多个扰动演化产生的流动结构,证实扰动增长放大形成失稳结构;通过小扰动理论建立了波纹壁增强混合的控制原理,给出了波纹壁几何参数的设计依据;提出用涡线来辅助识别流动结构,发现混合层经历一次失稳、二次失稳后,在后掠Λ结构的头部出现涡环结构,引起后掠结构的再次失稳,加速进入湍流状态。这些新的认识为湍流结构研究提供了素材。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Acoustic Mode in Plane Free Mixing Layers
平面自由混合层中的声学模式
  • DOI:
    10.4208/aamm.2018.s07
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Advances in Applied Mathematics and Mechanics
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Yang Wubing;Gao Zhen;Shen Qing;Wang Qiang
  • 通讯作者:
    Wang Qiang

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其他文献

空间发展平板混合层流动的大涡模拟——3D与2D模拟的比较
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    工程热物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨武兵;张会强;王希麟;郭印诚;林文漪
  • 通讯作者:
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高超声速边界层转捩机理及应用的若干进展回顾
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    沈清
超声速混合层中扰动增强混合实验
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    易仕和
平板混合层流动中两相脉动关联矩的大涡模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    工程热物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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满足几何守恒律的WENO格式及其应用
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    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱志斌;杨武兵;禹旻
  • 通讯作者:
    禹旻

其他文献

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杨武兵的其他基金

超声速剪切层中失稳结构的理论与实验研究
  • 批准号:
    10772168
  • 批准年份:
    2007
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  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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