基于CT连用与模拟退火理论的土壤结构及渗流模拟研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41701245
  • 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:
    D0709.基础土壤学
  • 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

In this Fund Program, we aim at establishing the soil pore structure three-dimensional model by using the multilevel CT scanning technology and the theory of simulated annealing algorithm(SAA).The program mainly studies following three parts: 1. Obtain the two-dimensional images on the geometric and topological properties of different specifications soil pore by separately using the microscopic CT equipment and medical CT instrument to scanning two sizes undisturbed soil column samples. 2. Performing integration on multi-resolution CT images by using image pre-processing, digital image processing techniques and ternary segmentation, etc. Then, describing the soil pore spatial variation characters and the geometric and topological properties at different levels with mathematical functions.3. Based on the theory of simulated annealing to build soil pore 3d model. Combine the soil pore model with lattice Boltzmann (LBM) model, we try to quantitatively describe the evolution and the development of the process of the microcosmic porous flow, single-phase flow and other physical phenomenon, which exist widely in real soil. . Finally, in this program, we attempt to reveal the constitutive relation between the soil pore microstructure and the soil moisture and solute movement in microscale from the viewpoint of model simulation, and put forward a new method on acquiring the soil physical parameters (mainly refer to the properties on soil hydraulic) in macroscale, which is hard to solve well by relying on traditional soil investigation.
现实土壤具有强烈的空间变异性,土壤学家普遍基于“黑箱原理”—即通过体积平均意义上的有效(或等价)参数开展结构研究,据此构建的结构体系难以准确反映土壤孔隙空间的几何与拓扑特征,也无法精细地刻画流体在其中的具体运移途径和行为。因此本项目拟借助于孔隙模型来定量描述孔隙空间的结构,模拟流体运移过程,从而预测难以用实验方法获得的宏观连续体尺度下的函数关系。.主要研究内容如下:两级CT扫描典型褐土原状土柱,采用三维成像技术获取真实土壤孔隙结构并将其作为参考模型;然后,采用随机堆积球方法,基于模拟退火理论构建与参考模型有相同孔隙率,不同结构特征的重构体系,通过计算特征函数定量表征重构体系与参考模型间的结构差异;最后采用晶格波尔兹曼法模拟单相流在土壤孔隙中的渗流过程。分析孔隙体系统计特征函数与渗透率之间的函数关系。定量解析微观尺度上土壤孔隙结构与宏观尺度上土壤连续体复杂水力学性质间的本构关系。

结项摘要

现实土壤具有强烈的空间变异性,土壤学家普遍基于“黑箱原理”—即通过体积平均意义上的有效(或等价)参数开展结构研究,据此构建的结构体系难以准确反映土壤孔隙空间的几何与拓扑特征,也无法精细地刻画流体在其中的具体运移途径和行为。因此本项目拟借助于孔隙模型来定量描述孔隙空间的结构,模拟流体运移过程,从而预测难以用实验方法获得的宏观连续体尺度下的函数关系。主要研究内容如下:两级CT扫描典型褐土原状土柱,采用三维成像技术获取真实土壤孔隙结构并将其作为参考模型;然后,采用随机堆积球方法,基于模拟退火理论构建与参考模型有相同孔隙率,不同结构特征的重构体系,通过计算特征函数定量表征重构体系与参考模型间的结构差异;最后采用晶格波尔兹曼法模拟单相流在土壤孔隙中的渗流过程。分析孔隙体系统计特征函数与渗透率之间的函数关系。定量解析微观尺度上土壤孔隙结构与宏观尺度上土壤连续体复杂水力学性质间的本构关系

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(10)
屯兰矿煤矸石综合治理模式研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    现代矿业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    芦根玲;张博;王毅斌;宫有寿;李广强;古将;王伟鹏
  • 通讯作者:
    王伟鹏

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其他文献

新生巴马小猪全肠外营养模型的建立及肠屏障功能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中华临床营养杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘洋;肖永陶;陈姗姗;田心蓓;王伟鹏;邬文洁;张天;王莹;蔡威
  • 通讯作者:
    蔡威
基于激光衍射的土壤粒径测定法的评价与校正
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王伟鹏;刘建立;张佳宝;李晓鹏
  • 通讯作者:
    李晓鹏
性别因素和处理策略对远隔缺血预处理减轻心脏手术患者心肌损伤的影响:meta分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中华麻醉学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周程辉;姚允泰;李华同;王伟鹏;李立环
  • 通讯作者:
    李立环
三光子吸收材料的研究进展及应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    化工新型材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王伟鹏;刘军辉;黄明举
  • 通讯作者:
    黄明举
电子束辐照下LaCoO_3薄膜中产生的新结构
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1000-6281.2020.05.006
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    电子显微学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    管翔翔;沈希;王伟鹏;张静;姚湲;孙继荣;禹日成
  • 通讯作者:
    禹日成

其他文献

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  • 批准年份:
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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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