基于气体动理论的湍流多尺度模拟方法研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11672158
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    90.0万
  • 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:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

It is important for either theoretic studies or engineering applications to develop a multiscale method which can achieve smooth transition between physical models according to computational cell size. It is capable of effective balancing the limited computational resource and the requirement of fine simulation in the investigation of multiscale flow such as turbulence. The objective of present proposal is to develop a new multiscale method for compressible turbulence simulation, based on the mesoscopic gas-kinetic theory. The research includes three parts. The first is the improvement of existing high-order accurate gas-kinetic scheme to further increase the accuracy and resolution. The second part is to construct a new framework for multiscale simulation of turbulence with the help of cross-scale evolution solution of the expanded BGK equation, and then combine it with traditional RANS and LES models for validation and application in typical high-Reynolds-number flow. The last part of the present study is the development of turbulence model based on gas-kinetic theory and flow field data from direct numerical simulation.
发展能自动随网格尺度变化而光滑切换物理模型的多尺度方法具有非常重要的理论研究和工程应用价值。对湍流这种典型多尺度流动问题它能有效兼顾有限计算资源和流动精细模拟需求。本项目基于介观气体动理论,发展一种可压缩湍流新型多尺度模拟方法。研究内容包括:发展和改进已有高精度气体动理学格式,提高格式的精度和分辨率;利用拓展BGK方程的跨尺度演化解,构造多尺度湍流模拟新框架,结合已有RANS和LES模型加以验证,并应用到典型高雷诺数工程湍流精细模拟;从气体动理论出发,结合典型流场数据,改进和发展湍流模型。

结项摘要

对湍流这种典型多尺度流动问题,多尺度方法能自动随网格尺度变化而光滑切换物理模型,从而有效兼顾有限计算资源和精细模拟需求,对其开展研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本项目基于介观气体动理学发展了高效的湍流模拟方法。首先将色散最小/耗散可控重构技术(MDCD)拓展到了非均匀网格,进而将其应用到气体动理学格式(GKS),提高了对湍流多尺度结构的分辨能力。在此基础上,结合已有DES和IDDES模型建立了传统多尺度模拟动理学方法。进而利用拓展BGK方程的跨尺度演化解,提出了一种新型的湍流多尺度模拟框架,并结合已有RANS和LES模型建立了多尺度模拟方法MS-GKS。在多种典型流动模拟中,MS-GKS显示了对湍流场的高效模拟能力。此外,还进一步结合高效紧致重构方法和GKS通量求解器,发展了非结构网格上的多种高阶精度格式,为后续发展非结构网格上的MS-GKS奠定基础。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(0)
Numerical studies of reverse flows controlled by undulating leading edge
波状前缘控制逆流的数值研究
  • DOI:
    10.1007/s11433-018-9331-y
  • 发表时间:
    2019-02
  • 期刊:
    Science China Physics, Mechanics & Astronomy
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Biao Wang;Jian Liu;Qibing Lu;Yunjun Yang;Zhixiang Xiao
  • 通讯作者:
    Zhixiang Xiao
A high-resolution gas-kinetic scheme with minimized dispersion and controllable dissipation reconstruction
具有最小色散和可控耗散重建的高分辨率气体动力学方案
  • DOI:
    10.1007/s11433-017-9077-2
  • 发表时间:
    2017-09
  • 期刊:
    SCIENCE CHINA-PHYSICS MECHANICS & ASTRONOMY
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Tan Shuang;Li QiBing
  • 通讯作者:
    Li QiBing
Gas kinetic scheme for turbulence simulation
湍流模拟的气体动力学方案
  • DOI:
    10.1016/j.ast.2018.04.022
  • 发表时间:
    2018-07-01
  • 期刊:
    AEROSPACE SCIENCE AND TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Tan, Shuang;Li, Qibing;Fu, Song
  • 通讯作者:
    Fu, Song
A third-order gas-kinetic CPR method for the Euler and Navier–Stokes equations on triangular meshes
三角形网格上欧拉和纳维斯托克斯方程的三阶气体动力学 CPR 方法
  • DOI:
    10.1016/j.jcp.2018.02.040
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Computational Physics
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Zhang Chao;Li Qibing;Fu Song;Wang Z.J.
  • 通讯作者:
    Wang Z.J.
非结构网格紧致高精度气体动理学格式
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    空气动力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李启兵;张潮
  • 通讯作者:
    张潮

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其他文献

高速混合层的数值研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    空气动力学前沿研究,北京,2003
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李启兵;符松
  • 通讯作者:
    符松
气体动理学格式研究进展
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    力学进展
  • 影响因子:
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  • 作者:
    李启兵;徐昆
  • 通讯作者:
    徐昆
高精度气体动理学格式与湍流模拟
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国科学:物理学 力学 天文学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    李启兵;符松
  • 通讯作者:
    符松
气体动理学格式与多尺度流动模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    计算力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谭爽;李诗一;李启兵;符松
  • 通讯作者:
    符松
幂律流体偏心环管流动中公转的影
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    工程力学,23(增刊I):11-15, 2006
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯顺新;李启兵;符松
  • 通讯作者:
    符松

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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

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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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