拟塑性非牛顿纳米薄液膜流动传热传质过程研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11702101
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0905.多相流、渗流与非牛顿流体力学
  • 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

Nanofluid and nanotechnology is a hot topic in today’s world of scientific research subject. Based on the view of non-Newtonian fluid dynamics, nonlinear differential equation and heat mass transfer, the flow heat and mass transfer characteristics of pseudo-plastic non-Newtonian thin nanoliquid film are considered in this project. Three types of mechanism of thin liquid film will be established, i.e. thin liquid film over a stretching surface, thin liquid film over a inclined heated plate and free falling liquid film over a vertical wall. The non-Fourier heat transfer (i.e. Pop’s heat transfer and Zheng and Zhang’s heat transfer), non-Fick mass transfer (i.e. Philip’s N-diffusion and Pascal’s hybrid diffusion), and three kinds of nanofluid model (i.e. the traditional modified coefficient model and Buongiorno’s model) are taken into account. The theory of similarity transformation and nonlinear differential equation are applied to solve the related nonlinear problem in this project. And the numerical simulation and experimental research methods are used to verify the validity of the theoretical results. The flow heat and mass transfer characteristics of pseudo-plastic non-Newtonian thin nanoliquid film will be analyzed and discussed in detail. The study of this project will be reveal some essences of the nonlinear behavior and provide a new idea or method for basic research and engineering practice.
纳米流体与纳米科技是当今世界科学研究的热点课题。本项目基于非牛顿流体动力学、非线性微分方程和传热传质学的观点,建立延伸表面薄液膜、沿坡面加热薄液膜以及垂直自由降膜的数理模型,开展拟塑性非牛顿纳米薄液膜流动传热传质特性的研究。传热过程重点考虑非Fourier传热,即Ioan Pop提出的速度幂律传热模型与郑连存、张欣欣提出的温度幂律传热模型;传质过程重点考虑非Fick扩散过程,即Philip提出的N-幂律扩散模型与Pascal提出的浓度与浓度梯度混合模型;纳米流体重点考虑传统的系数修正模型与Buongiorno提出的污染物模型。充分运用近代数学中相似变换方法与非线性微分方程理论进行求解,同时结合数值模拟与实验手段进行印证。分析并探讨拟塑性非牛顿纳米薄液膜流动传热传质过程的机理,深刻理解输运的本质,揭示其内在规律,以期为相关科学研究和工程应用提供依据、思路和方法。

结项摘要

项目走多学科交叉的技术路线,基于近代数学中相似变换理论与微分方程求解方法,结合非牛顿流体力学、非线性微分方程、传热传质学、热能工程以及纳米材料科学等的观点,研究了拟塑性非牛顿薄液膜的流动传热传质特性。传热过程考虑了三种不同的形式(传质过程与传热过程类似):一是经典的牛顿流体下傅里叶导热过程,二是针对幂律非牛顿流体Ioan Pop提出的速度梯度幂律形式,三是针对幂律非牛顿流体郑连存教授与张欣欣教授提出的温度梯度幂律形式。纳米流体考虑了传统的系数修正模型与Buongiorno提出的污染物模型(两相流模型)。充分运用近代数学中相似变换方法与非线性微分方程理论进行求解,结合连续有限元Freefem++等进行数值离散、计算与模拟,分析重要的一些物理参数对流动传热传质过程的影响。在相关交叉学科主流的SCI/EI期刊如International Journal of Heat and Mass Transfer、Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics等发表学术论文5篇(项目负责人第一作者或通讯作者,第一标注)。

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(2)
专利数量(0)
Finite element simulation for multiphase fluids with different densities using an energy-law-preserving method
使用能量守恒定律方法对不同密度多相流体进行有限元模拟
  • DOI:
    10.1080/19942060.2020.1756413
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Lin Yanhai;Jiang Yongyue
  • 通讯作者:
    Jiang Yongyue
Marangoni flow and mass transfer of power-law non-Newtonian fluids over a disk with suction and injection
幂律非牛顿流体在吸力和注入盘上的马兰戈尼流动和质量传递
  • DOI:
    10.1088/1572-9494/aba247
  • 发表时间:
    2020-08
  • 期刊:
    Communications in Theoretical Physics
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Lin Yanhai;Yang Meng
  • 通讯作者:
    Yang Meng
Effects of Brownian motion and thermophoresis on nanofluids in a rotating circular groove: A numerical simulation
布朗运动和热泳对旋转圆槽中纳米流体的影响:数值模拟
  • DOI:
    10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.02.103
  • 发表时间:
    2018-08-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Lin, Yanhai;Jiang, Yongyue
  • 通讯作者:
    Jiang, Yongyue
Flow and heat transfer of non-Newtonian power-law fluids over a stretching surface with variable thermal conductivity
非牛顿幂律流体在具有可变导热系数的拉伸表面上的流动和传热
  • DOI:
    10.1108/mmms-08-2018-0147
  • 发表时间:
    2019-07
  • 期刊:
    Multidiscipline Modeling in Materials and Structures
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Yang Meng;Lin Yanhai
  • 通讯作者:
    Lin Yanhai
The effects of radiation on heat and mass transfer of magnetohydrodynamic Marangoni flow in the boundary layer over a disk
辐射对盘上边界层磁流体动力学马兰戈尼流的传热和传质的影响
  • DOI:
    10.1007/s11814-019-0416-6
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    Korean Journal of Chemical Engineering
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Lin Yanhai;Yang Meng
  • 通讯作者:
    Yang Meng

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其他文献

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旋转圆盘上非牛顿纳米流体Marangoni边界层数值解研究
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    11626106
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    3.0 万元
  • 项目类别:
    数学天元基金项目

相似国自然基金

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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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