幅/频/相联合调制非稳态电磁搅拌下液相金属流动的时空演化行为及其对凝固过程的影响

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1860107
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    52.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E04.矿业与冶金工程
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

It is a widely applied technology by imposing varies kinds of magnetic fields during liquid metal solidification process in order to promote liquid convection and control its solidified structure. How about the mechanisms of liquid metal flow affect the solidification process and how to optimize the magnetic fields parameters and obtain a better flow state in the liquid phase in order to satisfy the solidification requirement? These are two key problems and hot points which attract continuous attention in the electromagnetic process of material field...This proposal will develop a new kind of magnetic field, which named tailored magnetic and characterized by combination modulation of amplitudes, frequencies and phases angle of a multi-phase alternating magnetic field. Following profound research are expected to be completed: (1) A power generator whose amplitudes, frequencies and phases angle can be modulated separately or combined will be designed and fabricated. (2) The spatial and temporal dynamic behavior of liquid metal fluid flow under this kind of tailored magnetic field will be measured by a specially designed physical modeling system applying low melting point liquid metal by ultra-sonic Doppler velocity meter. (3) As a simulator of solidification process in continuous casting technology, a specially designed physical modeling system will be developed in order to examine the effects of this so called tailored magnetic field on solidification quality characterized by columnar to equiaxed transition (CET), segregation and so on. (5) A totally coupled multi-physics mathematic model including magnetic fields, flow field and solidification will be established and solved. The mathematic model will be validated by comparing with the experimental results...The research of this proposal will shed light on some key problem on the relationship between flow field and solidification process. From scientific point of view, a general picture about the mechanisms of liquid phase flow affect the solidification process will form. On the other hand, from the technological point of view, a new way for control the continuous casting solidification process by applying the tailored magnetic field will develop in order to improve the solidification quality.
在金属材料凝固过程中,采用电磁场驱动液相金属流动,进而对凝固过程进行控制,有着非常广泛的应用。但液相流动对凝固过程的影响机制何在?如何根据凝固过程的特定要求,通过磁场的参数定制来设计并实现精准可控的液相流动?这两个十分关键且相互关联的基本科学问题,是学术界持续关注的热点。本项目基于磁流体力学原理,提出采用幅/频/相联合调制为特征的非稳态电磁搅拌作为金属液驱动手段,基于超声多普勒测速仪实验测量并重构表征流场,结合电磁场-流场-温度场多场耦合数值模拟和理论分析,系统研究在幅/频/相各参数单独或联合调制情况下,液态金属流动的时空演化行为,厘清液相金属流动演化规律,通过精心设计的磁场来“精准控制“凝固金属中液相流动,并达到优化控制凝固的目的;在此基础上,主要以连铸电磁搅拌为技术原型,从均匀凝固坯壳生长、促进等轴晶形成、抑制宏观偏析等角度出发,给出优化的电磁搅拌参数和技术原型。

结项摘要

本项目围绕连铸过程中磁场对液态金属流动以及液态金属流动对凝固过程的影响,展开了深入系统地研究。实验研究方面:建立了电磁场下连铸物理模拟实验平台,采用超声多普勒测速仪测量并重构了电磁场作用下结晶器内的二维流场,为数值模拟提供了验证支撑。数值模拟方面:(1)发展了一套结晶器电磁控流的参数优化体系,系统考察了电磁搅拌作用下结晶器内流场变化,以及钢液流动对多方面铸坯质量问题的综合影响,确定了特定坯型宽度与拉速条件下有望实现结晶器内最佳流场的优化搅拌电流,并在国内多个钢厂上线验证,极大地提升了铸坯的表面质量;(2)基于对前期电磁搅拌的认识,为了降低电磁搅拌带来负面影响,创新性地提出了复合型板坯连铸电磁控流技术(上部:电磁搅拌,下部:电磁制动)的概念,该技术综合了上述两种电磁控流技术的优点,极大地降低了电磁搅拌下的卷渣行为及提高了夹杂物的去除效率;(3)基于CAFÉ模型,建立电磁搅拌与铸坯凝固组织的关系,分析搅拌强度对等轴晶率,晶粒尺寸,的关系;(4)在带钢热镀锌领域,利用行波磁场驱动锌锅面渣运动,提高了驱渣效率。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(5)
专利数量(7)
Physical Modeling of Asymmetrical Flow in Slab Continuous Casting Mold due to Submerged Entry Nozzle Clogging with the Effect of Electromagnetic Stirring
电磁搅拌作用下浸入式水口堵塞导致板坯连铸结晶器不对称流动的物理模型
  • DOI:
    10.2355/isijinternational.isijint-2018-866
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    ISIJ INTERNATIONAL
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Li, Bin;Lu, Haibiao;Lei, Zuosheng
  • 通讯作者:
    Lei, Zuosheng
Influence of EMS on Asymmetric Flow with Different SEN Clogging Rates in a Slab Continuous Casting Mold
EMS对板坯连铸结晶器中不同SEN堵塞率非对称流动的影响
  • DOI:
    10.3390/met9121288
  • 发表时间:
    2019-12-01
  • 期刊:
    METALS
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Li, Bin;Lu, Haibiao;Lei, Zuosheng
  • 通讯作者:
    Lei, Zuosheng
Shape oscillation of a sessile drop under the effect of high frequency amplitude-modulated magnetic field
高频调幅磁场作用下坐滴的形状振荡
  • DOI:
    10.1063/1.5085249
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    Physics of Fluids
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhu Hong da;Lei Zuo sheng;Zhang Li jie;Guo Jia hong
  • 通讯作者:
    Guo Jia hong
Numerical investigation of bubble dynamics and heat transfer in subcooling pool boiling under low gravity
过冷池低重力沸腾气泡动力学与传热数值研究
  • DOI:
    10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.12.096
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Journal of Heat and Mass Transfer
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Yi Tian Hao;Lei Zuo Sheng;Zhao Jian Fu
  • 通讯作者:
    Zhao Jian Fu
微重力池沸腾中的气泡和传热行为数值模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    空间科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    易天浩;陈超越;雷作胜;赵建福
  • 通讯作者:
    赵建福

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    郭浩

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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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