流态化系统连续介质模型的虚拟粒子离散方法：循环床模拟与验证

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21176240
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    王维
  • 依托单位：
    中国科学院过程工程研究所
  • 学科分类：
    B0803.反应工程
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

循环流化床的放大和优化一直是极具挑战性的难题。其突破的关键在于认知和调控多尺度结构及其耦合影响的能力，而计算流体力学（CFD）则是把握这种能力的重要手段。目前主流的CFD有两大类，分别对应着连续介质模型和离散粒子化模型。本研究力图结合离散粒子化模型（其无网格算法适于并行计算）和连续介质模型（适于大尺度描述）的优点：一方面，采用针对大量颗粒统计行为的双流体模型架构，并引入EMMS多尺度模型修正，提高其计算准确度；另一方面，在算法上将双流体进行SPH（光滑粒子动力学）的"虚拟粒子化"（虚拟粒子个数远少于真实颗粒数），以减少计算量，并借助GPU实现高效并行计算，大大提高模拟揭示流化系统中多尺度结构动态演化行为的能力。经过实验数据的验证，该方法可望实现循环床工业装置的快速、准确模拟，为解决其放大和优化难题打下坚实基础。

结项摘要

循环流化床的放大和优化一直是极具挑战性的难题。其突破的关键在于认知和调控多尺度结构及其耦合影响的能力，而计算流体力学（CFD）则是把握这种能力的重要手段。目前主流的CFD 有两大类，分别对应着连续介质模型和离散粒子化模型。本研究力图结合离散粒子化模型（其无网格算法适于并行计算）和连续介质模型（适于大尺度描述）的优点：一方面，采用针对大量颗粒统计行为的双流体模型架构，并引入EMMS 多尺度模型修正，提高其计算准确度；另一方面，在算法上将双流体进行SPH（光滑粒子动力学）的“虚拟粒子化”（虚拟粒子个数远少于真实颗粒数），以减少计算量，并借助GPU 实现高效并行计算，大大提高模拟揭示流化系统中多尺度结构动态演化行为的能力。此外，在原定计划基础上，申请人还拓展提出了更多的快速模拟计算方法，其中包括：（1）基于MPPIC的粗粒化方法以及EMMS曳力模型；（2）基于LBM求解TFM的气固两相方程。上述研究内容皆围绕立项之初提到的粗粒化快速求解方法，但又有所扩展。并且模型计算结果皆与实验数据进行比较验证。上述方法的提出，可为实现循环床工业装置的快速、准确模拟打下坚实基础。

项目成果

期刊论文数量（17）
专著数量（2）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（7）
专利数量（0）
Unification of EMMS and TFM: structure-dependent analysis of mass, momentum and energy conservation
EMMS 和 TFM 的统一：质量、动量和能量守恒的结构相关分析
  • DOI：
    10.1016/j.ces.2014.08.057
  • 发表时间：
    2014-12
  • 期刊：
    Chemical Engineering Science
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
    Feifei Song;Wei Wang;Kun Hong;Jinghai Li
  • 通讯作者：
    Jinghai Li
An EMMS-based multi-fluid model (EFM) for heterogeneous gas–solid riser flows: Part II. An alternative formulation from dominant mechanisms
基于 EMMS 的非均相气固立管流多流体模型 (EFM)：第二部分。
  • DOI：
    10.1016/j.ces.2012.03.021
  • 发表时间：
    2012-06
  • 期刊：
    Chemical Engineering Science
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
    Quan Zhou;Kun Hong;Wei Wang;Jinghai Li
  • 通讯作者：
    Jinghai Li
Smoothed particle hydrodynamics for coarse-grained modeling of rapid granular flow
用于快速颗粒流粗粒度建模的平滑颗粒流体动力学
  • DOI：
    10.1016/j.partic.2014.08.012
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    Particuology
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Lijuan Deng;Wei Wang
  • 通讯作者：
    Wei Wang
A lattice Boltzmann method for particle-fluid two-phase flow
颗粒-流体两相流的格子玻尔兹曼方法
  • DOI：
    10.1016/j.ces.2013.08.037
  • 发表时间：
    2013-10
  • 期刊：
    Chemical Engineering Science
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
    Feifei Song;Wei Wang;Jinghai Li
  • 通讯作者：
    Jinghai Li
A two-fluid smoothed particle hydrodynamics (TF-SPH) method for gas–solid fluidization
气固流化的双流体平滑粒子流体动力学 (TF-SPH) 方法
  • DOI：
    10.1016/j.ces.2013.05.047
  • 发表时间：
    2013-08
  • 期刊：
    Chemical Engineering Science
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
    Yaning Liu;Wei Wang;Wei Ge;Jinghai Li
  • 通讯作者：
    Jinghai Li

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  • 期刊：
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  • 作者：
    王维;张鹏飞
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王维的其他基金

气固反应系统中若干典型介尺度问题的研究
  • 批准号：
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  • 批准年份：
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  • 资助金额：
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  • 项目类别：
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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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