超声速等截面燃烧室多物理耦合建压机理的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51906146
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    26.0万
  • 负责人：
    何淼生
  • 依托单位：
    上海交通大学
  • 学科分类：
    E0604.燃烧学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

According to the requirement of hyper-sonic propulsion theory research, a study is put forward to investigate the formation and development mechanism of back pressure under the coupling of multiple physical processes such as the combustion heat release and jet flow mass addition and area throttling, and to reveal the coupling mechanism behind the flow choking phenomenon in the constant section combustion chamber, under the typical operating conditions of the scramjet engine. High-frequency wall pressure measurement and fine non-contact optical diagnostic technology will be applied. In addition, three-dimensional high-precision numerical calculation method combined with high-dimensional uncertainty quantitative analysis technology will be applied to describe different induction. On the basis of the quantitative influence of factors on back pressure, the mathematical model of expressing the mechanism of back pressure growth is established, which provides advanced theoretical basis as well as technical means for the realization of finer combustion flow organization and efficient and stable combustion in the combustion chamber of scramjet engine.
本项目将在超燃冲压发动机的典型工作条件下，以等截面燃烧室内流动壅塞现象为研究对象，通过高频壁面压力测量和精细的非接触式光学诊断技术，研究燃烧释热、喷流加质、面积节流以及激波诱导熵增等多物理过程耦合作用下的背压形成和发展机制，揭示其中的耦合机理，并采用三维高精度数值计算方法结合高维不确定性量化分析技术，更精确的刻画不同诱导因素对背压的定量化影响规律，在此基础上致力于建立可准确表达背压增长机制的数学模型，为超燃冲压发动机燃烧室实现更精细的燃烧流动组织及高效稳定燃烧提供先进的理论依据和技术手段。

结项摘要

本项目综合利用长时间高焓地面直联式超声速燃烧试验平台、大跨度（高）超声速自由射流风洞试验平台、超声速流场精细测量、高精度数值模拟等方法，系统研究了超声速来流环境下等截面燃烧室中背压的形成、扰动传递并诱导三维非定常激波/湍流边界层干扰结构的特征与规律。.研究表明：燃料工质的喷注会在喷注区域局部形成气动压缩激波，并显著提高附近气流及入射壁面区域的压力，但是对燃烧室沿程总的增压过程影响较小；壁面摩擦主要通过燃烧室内壁面附面层的增长影响气流的有效流通面积和损耗气体动能，进而对燃烧室内气流的增压过程产生重要影响；燃烧室入口马赫数对燃烧室内背压建立和发展过程影响显著，随着燃烧室入口马赫数的增大，来流空气的可压缩性逐步增强，高马赫数来流条件下表现出强耦合效应。.为了深入研究背压扰动传递及三维时空组织，本项目将实际的超声速等截面燃烧室中相关物理过程抽象为侧壁面约束下的超声速压缩激波/湍流边界层相互作用行为，并通过自由射流风洞实验进行了系统研究。结果显示，压缩拐角前沿发展为大尺度流动分离模式时，侧壁面约束的角区将首先发展出能量集中的低频脉动，进一步增大压缩拐角角度将促使角区和主流区分离泡尺度及不稳定性的快速发展，并伴随着压缩（分离）激波全局性复杂低频大尺度振荡行为的发展。进一步的隔离段直连实验发现，隔离段中激波增压结构的上游运动极限位置仅由下游背压增长的峰值决定，而与背压增长的速率无关，但是随着背压增长速率的增大，激波增压结构向上游运动并到达极限位置的时间存在一定程度的延迟效应，详细的动力学机制仍有待深入的研究。.通过本项目的研究有效加深了对背压扰动传递诱导的三维非定常激波/湍流边界层干扰低频不稳定性、背压扰动形成演化下的上游激波增压结构动力学响应机制等关键基础问题的认识。研究结果对于实现超声速等截面燃烧室中更精细的稳定燃烧组织设计具有重要的理论参考价值。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
On the mass exchange mode controlled by high-speed compressive mainstream/cavity interaction in a laboratory dual-mode scramjet combustor
实验室双模态超燃冲压发动机燃烧室高速压缩主流/腔相互作用控制的质量交换模式
  • DOI：
    10.1016/j.actaastro.2021.06.050
  • 发表时间：
    2021-10
  • 期刊：
    Acta Astronautica
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Wei Wang;Miaosheng He;Hong Liu;Wei Tian;Yan Wang
  • 通讯作者：
    Yan Wang
侧壁约束下压缩激波/湍流边界层相互作用低频不稳定性实验研究
  • DOI：
    10.13675/j.cnki.tjjs.210105
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    推进技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张凌峰;何淼生;籍元;刘洪
  • 通讯作者：
    刘洪
高速可压缩来流与凹腔驻涡相互作用及其物质输运特性研究
  • DOI：
    10.13675/j.cnki.tjjs.200866
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    推进技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王岩;何淼生;余彬;王巍;刘洪
  • 通讯作者：
    刘洪
A circulation prediction model for ramp and vortex generator in supersonic flow: A numerical study
超音速流中斜坡和涡发生器的环流预测模型：数值研究
  • DOI：
    10.1016/j.ast.2022.107688
  • 发表时间：
    2022-06
  • 期刊：
    Elsevier
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Zhechen Wu;Miaosheng He;Bin Yu;Hong Liu
  • 通讯作者：
    Hong Liu
Fast PSP measurement of three-dimensional low-frequency unsteadiness in sidewall-confined shock wave/turbulent boundary layer interaction
侧壁约束冲击波/湍流边界层相互作用中三维低频不稳定性的快速 PSP 测量
  • DOI：
    10.1016/j.expthermflusci.2022.110599
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Experimental Thermal and Fluid Science
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Xu Liu;Lingfeng Zhang;Yuan Ji;Miaosheng He;Yingzheng Liu;Di Peng
  • 通讯作者：
    Di Peng

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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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