湍流场内细颗粒输运、碰撞和团聚动力学研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51876031
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0605.多相流热物理学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Particle with aerodynamic diameter less than 2.5μm is denoted as fine particulate matter (PM2.5). Presently, PM2.5 is one of the important factors in the reducing of atmospheric visibility and the regular appearance of haze weather or any other major environmental issues. The purpose of this work is to explore the microscopic mechanism and the fundamental law of fine particles transport, collision and aggregation in turbulent field with the methods of experimental techniques, theoretical analysis and numerical simulation. Based on the experimental system of particle-surface impact, the dynamic model was built to consider the irreversible energy dissipation, energy loss caused by the liquid viscosity, sliding and rolling frictional resistance dissipation and so on. The experiment system of fine particle aggregation in turbulent field is investigated to achieve the structure of turbulent generator and the influence of particle properties and other parameters on the process of particle agglomeration and the structure of aggregate. The research on the dynamics of fine particle agglomeration in turbulent field will firstly reveal the impact of the interaction between the particles and the aggregate to the turbulent field which is previously neglected at a micro level. Secondly, it will form systematic related multi-scale characteristic of the fine particle agglomeration and develop a relatively perfect multi-scale LES-DEM model for fine particles’ agglomeration in multiphase flow system. Finally, this work will propose effective strategy for the control of fine particles and provide the theoretical foundation of fine particles’ efficient removal and control in the national economy and social development.
细颗粒物是指空气动力学直径小于2.5μm的颗粒物(PM2.5)。目前,PM2.5是导致我国大气能见度降低和阴霾天气等重大环境问题的重要因素。本项目通过实验测试、理论分析和数值模拟三大手段,深入探索湍流场细颗粒输运、碰撞、团聚的微观机理和基本规律;基于颗粒碰撞实验系统研究颗粒间相互作用机理,建立考虑不可逆能量耗散、液滴粘性导致的能量耗散、滑动和滚动摩擦阻力耗散等机制的碰撞动力学模型;搭建细颗粒湍流场内团聚实验系统,获得湍流发生器结构、颗粒物性等参数对细颗粒团聚过程及团聚体结构的影响。本项目关于湍流场细颗粒团聚动力学的研究将在微观层面上揭示以往被忽视的颗粒间相互作用和团聚体对湍流的影响,形成较系统的关于细颗粒团聚的多尺度特性的新知识;建立复杂湍流场中细颗粒团聚过程比较完善的多尺度LES-DEM模型;提出对细颗粒进行有效控制的策略和途径,为细颗粒在国民经济和社会发展中高效清除和控制提供理论基础。

结项摘要

细颗粒物是指空气动力学直径小于2.5μm的颗粒物(PM2.5)。目前,PM2.5是导致我国大气能见度降低和阴霾天气等重大环境问题的重要因素。本项目通过实验测试、理论分析和数值模拟三大手段,深入探索湍流场细颗粒输运、碰撞、团聚的微观机理和基本规律;基于颗粒碰撞实验系统研究颗粒间相互作用机理,建立考虑不可逆能量耗散、液滴粘性导致的能量耗散、滑动和滚动摩擦阻力耗散等机制的碰撞动力学模型;搭建细颗粒湍流场内团聚实验系统,获得湍流发生器结构、颗粒物性等参数对细颗粒团聚过程及团聚体结构的影响。本项目关于湍流场细颗粒团聚动力学的研究将在微观层面上揭示以往被忽视的颗粒间相互作用和团聚体对湍流的影响,形成较系统的关于细颗粒团聚的多尺度特性的新知识;建立复杂湍流场中细颗粒团聚过程比较完善的多尺度LES-DEM模型;提出对细颗粒进行有效控制的策略和途径,为细颗粒在国民经济和社会发展中高效清除和控制提供理论基础。

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(5)
专利数量(2)
Experimental and theoretical studies of the relationship between dry and humid normal restitution coefficients
干湿法向恢复系数关系的实验与理论研究
  • DOI:
    10.1016/j.jaerosci.2018.12.006
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Aerosol Science
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Li Xue;Dong Ming;Li Sufen;Shang Yan
  • 通讯作者:
    Shang Yan
Numerical study on electrohydrodynamic flow and fine-particle collection efficiency in a spike electrode-plate electrostatic precipitator
尖峰电极板静电除尘器电流体流动和细颗粒捕集效率的数值研究
  • DOI:
    10.1016/j.powtec.2019.03.046
  • 发表时间:
    2019-06
  • 期刊:
    Powder Technology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Dong Ming;Zhou Fei;Shang Yan;Li Sufen
  • 通讯作者:
    Li Sufen
The effect of surface roughness on normal restitution coefficient, adhesion force and friction coefficient of the particle-wall collision
表面粗糙度对颗粒壁碰撞法向恢复系数、粘附力和摩擦系数的影响
  • DOI:
    10.1016/j.powtec.2019.11.120
  • 发表时间:
    2020-02-15
  • 期刊:
    POWDER TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Li, Xue;Dong, Ming;Shang, Yan
  • 通讯作者:
    Shang, Yan
Effect of surface roughness on capillary force during particle-wall impaction under different humidity conditions
不同湿度条件下颗粒壁撞击表面粗糙度对毛细管力的影响
  • DOI:
    10.1016/j.powtec.2020.05.053
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Powder technology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Li Xue;Dong Ming;Zhang Huang;Li Sufen;Shang Yan
  • 通讯作者:
    Shang Yan
Numerical investigation on deposition process of submicron particles in collision with a single cylindrical fiber
亚微米颗粒与单根圆柱纤维碰撞沉积过程的数值研究
  • DOI:
    10.1016/j.jaerosci.2018.12.001
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    Journal of Aerosol Science
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Dong Ming;Li Jinyang;Shang Yan;Li Sufen
  • 通讯作者:
    Li Sufen

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其他文献

地下含湿岩土热渗耦合模型及换热埋管周围土壤温度场数值模拟
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  • DOI:
    --
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    焦思
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  • 发表时间:
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    --
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    王金香
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  • 发表时间:
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    东明
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  • 发表时间:
    2019
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    工程热物理学报
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  • 作者:
    张达;李素芬;尚妍;东明
  • 通讯作者:
    东明

其他文献

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东明的其他基金

液桥力和范德华力作用下细颗粒沉积动力学研究
  • 批准号:
    51576030
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
O2/CO2气氛煤粉燃烧过程飞灰沉积和粘附机理的研究
  • 批准号:
    51006055
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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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