非牛顿流体鼓泡床中微泡群的动力学调控及传质特性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21576214
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    30.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0802.传递过程
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The dynamics characteristics of microbubble swarms in bubble column equipped with non-Newtonian fluid are investigated. High-speed camera combined with bi-electric conductivity probe is employed to measure dynamics behavior of bubbles swarm under the cooperative effect of micropore structure and surfactant. The discrimination graph of flow regime, theoretical models of dynamics feature parameters and regime transition point are developed respectively on the basis of nonlinear analysis of various influencing factors. The influence mechanism of cooperative effect on bubble swarms dynamics in non-Newtonian fluid is studied. By considering surface tension between two phases and the rheological property of non-Newtonian fluid, computational fluid dynamics coupled with population balance method (CFD-PBM) is applied to simulate the microbubble swarms dynamics. The simulation results are compared with the experimental measurements to study the rule of microbubble swarms under the cooperative effect. The research results are therefore essential to the understanding of both the complex bubble swarms behaviors and mass transfer mechanism, helpful to enhance transfer efficiency between gas-liquid phases sufficiently and reasonably, so as to provide theoretical foundation in industrial design.
对非牛顿流体鼓泡床中微泡群的动力学特征进行研究。采用高速摄像仪结合双电导探针技术观测在微孔结构和表面活性剂协同效应下泡群动力学行为,基于各影响因素的非线性分析,建立流型分区图谱,以及动力学特征参数、流型转变点的理论模型,研究协同效应对非牛顿流体中泡群动力学的影响机理;考虑两相间表面张力及非牛顿流体流变特性,采用耦合计算流体力学-群平衡模型(CFD-PBM)方法对鼓泡床中微泡群的动力学行为进行模拟计算,结合实验测量结果,对协同效应下微泡群特征对比研究,有助于高效、合理地增强相际传递效率,为工业设计提供理论基础。

结项摘要

本项目以研究非牛顿流体鼓泡床中微泡群的动力学调控为目的,旨在利用通过微孔分布器以及调控气液界面张力来产生微泡群,研究非牛顿流体中微泡群的动力学行为。重点考虑了非牛顿流体的流变特性和相界面张力,利用耦合计算流体力学和颗粒群体平衡模型的方法(CFD-PBM)三维模拟了非牛顿鼓泡床中微泡群上升行为,考察了气体表观流速、液面高度、气体分布器尺寸以及溶液性质对鼓泡床的气含率、Sauter直径、泡群的湍动能以及液体流速进行深入研究,重点研究了各核心参数在不同空间的分布规律和对其的调控措施。此外,分别采用激光影像技术和耦合水平集法/流体体积法(CLSVOF)对平行微泡对的生成规律及聚并机理进行研究,利用激光多普勒测速仪(LDA)对非牛顿流体中微泡串进行流场研究,旨在从水平和垂直两个方向进一步揭示相邻微泡间相互作用机理,为微泡群之间的复杂动力学作用机理提供有力理论支持。项目的研究成果能够促进对复杂的微泡群相互作用及传质机理的理解,有助于高效、合理地增强相际传递效率,为工业应用和设计提供理论基础。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Bubble formation in shear-thinning fluids: Laser image measurement and a novel correlation for detached volume
剪切稀化流体中的气泡形成:激光图像测量和分离体积的新型相关性
  • DOI:
    10.2298/ciceq151019045f
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Chemical Industry & Chemical Engineering Quarterly
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    范文元;尹晓红
  • 通讯作者:
    尹晓红
Nonlinear approach to flow instability of the orifice-centerline liquid induced by bubble chain rising in shear-thinning fluids
剪切稀化流体中气泡链上升引起的孔中心线液体流动不稳定性的非线性方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016-02
  • 期刊:
    Indian Journal of Chemical Technology
  • 影响因子:
    0.5
  • 作者:
    范文元;尹晓红
  • 通讯作者:
    尹晓红

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其他文献

牛顿及非牛顿流体中的气泡生成与
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    化学工程,35(10):20-22, 2007
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜韶堃;范文元;朱春英;马友光
  • 通讯作者:
    马友光
激光成像技术在气泡生成行为研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    过程工程学报,(in press, 2007)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜韶堃;范文元;朱春英;马友光
  • 通讯作者:
    马友光
非牛顿流体中的气泡行为
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    化学工业与工程,23(5),446-452(2006)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    范文元;朱春英;马友光;余国琮
  • 通讯作者:
    余国琮
拟塑性流体中单气泡生成及上升周围液相流场的测量
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    光电子· 激光
  • 影响因子:
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  • 作者:
    范文元;尹晓红
  • 通讯作者:
    尹晓红
Chaotic Characteristics of Bubbles Rising with Coalescences in Pseudoplastic Fluid
假塑性流体中气泡聚结上升的混沌特性
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
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  • 作者:
    姜韶堃;马友光;范文元;杨珂;李怀志
  • 通讯作者:
    李怀志

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拟塑性流体中双气泡生成时的聚并行为及传质特性研究
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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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