雷诺数与间隙尺度对多级泵动静腔不稳定流动的影响机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51609106
  • 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:
    E0904.水力机械及系统
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The stability and reliability of multistage pump during start and stop process have become one of the urgent problems needed to solve in major strategic project area. Unsteady rotor-stator cavity flow belongs to the basic research to solve this problem. This project choose a typical multistage pump as research model to study the influence mechanism of Reynolds number and gaps scale on unsteady rotor-stator cavity flow. Study methods including Detached Eddy Simulation associating with low Reynolds number correction and curvature correction, time-resolved PIV and pressure measurement. Average flow field and coherent flow field will be obtained by the orthogonal decomposition, vortex core trajectory and spatial distribution will be analyzed employing parallel vector method. The primary and temporal evolution process of instability flow will be studied under different rotating speed and different flow rates, such as Taylor vortex, spiral vortex and wavy vortex. The influence mechanism of gaps scale on secondary loop flow inside the rotating core, top edge backflow and seal gap leakage flow will be clarified. By studying the difference and regular pattern, to establish the stage coupling model of core rotating factor. This project aims to reveal the effects of Reynolds number and gaps scale on the unsteady flow and axial force transient characteristics, propose the effective method to control or balance the axial force, and provide a theoretical and scientific basis to improve the operational reliability of high-pressure multistage pump.
多级泵启动、停机等变速过程中的稳定性和可靠性问题已成为国家重大战略工程急需解决的难题之一,研究动静腔不稳定流动属于解决该问题的基础研究。本项目以典型多级泵模型为研究对象,采用考虑低雷诺数修正和曲率修正的分离涡模拟、时间分辨TR-PIV、压力测量等实验手段,研究雷诺数和间隙尺度对动静腔不稳定流动的影响机理;基于本征正交分解获取动静腔体流的平均流场和拟序流场,采用平行矢量法分析涡核运动轨迹和空间分布特征,研究不同转速、不同流量下泰勒涡、螺旋涡和波状涡等失稳流态的初生和时空演化过程,阐明间隙参数对旋转核二次环流、盖板顶缘回流和密封间隙泄漏流等不稳定流动的影响机制;分析不稳定流动的级间差异和变化规律,建立多级泵核心旋转系数级间耦合模型。本项目旨在阐明雷诺数和间隙尺度对多级泵动静腔不稳定流动和轴向力瞬态特性的影响,提出有效控制或平衡轴向力的方法,为改善高压多级泵的运行可靠性提供理论基础和科学依据。

结项摘要

多级泵是农业灌溉、地下水抽取、高压供水系统等的核心设备,其启动、停机等变速过程中的稳定性和可靠性问题已成为国家重大战略工程急需解决的难题之一,研究动静腔不稳定流动属于解决该问题的基础研究。本项目以典型多级泵模型为研究对象,采用考虑低雷诺数修正和曲率修正的分离涡模拟、PIV、压力测量等实验手段,研究雷诺数和间隙尺度对动静腔不稳定流动的影响机理;研究不同转速、不同流量下泰勒涡、螺旋涡和波状涡等失稳流态的初生和时空演化过程,分析不稳定流动的级间差异和变化规律。本项目旨在阐明雷诺数和间隙尺度对多级泵动静腔不稳定流动和轴向力瞬态特性的影响,提出有效控制或平衡轴向力和压力脉动的方法,为改善高压多级泵的运行可靠性提供理论基础和科学依据。在项目研究期间,在国内外学术期刊发表论文18篇,其中SCI检索论文13篇,EI检索论文2篇;获授权发明专利4件,授权实用新型专利1件;培养博士研究生1名,硕士研究生3名。先后荣获2018年教育部优秀科技成果二等奖、2019年江苏省科技进步二等奖。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Vibration in a Multistage Centrifugal Pump under Varied Conditions
多级离心泵在不同条件下的振动
  • DOI:
    10.1155/2019/2057031
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    SHOCK AND VIBRATION
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Bai, Ling;Zhou, Ling;Ye, Daoxing
  • 通讯作者:
    Ye, Daoxing
Numerical Study of Pressure Fluctuation and Unsteady Flow in a Centrifugal Pump
离心泵压力脉动与非定常流动的数值研究
  • DOI:
    10.3390/pr7060354
  • 发表时间:
    2019-06-01
  • 期刊:
    PROCESSES
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Bai, Ling;Zhou, Ling;Shi, Weidong
  • 通讯作者:
    Shi, Weidong
Numerical and experimental investigations of pressure fluctuations in single-channel pumps
单通道泵压力波动的数值和实验研究
  • DOI:
    10.1177/0957650917736964
  • 发表时间:
    2018-06
  • 期刊:
    Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers - Part A: Journal of Power and Energy
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tan Linwei;Shi Weidong;Zhang Desheng;Zhou Ling;Wang Chuan
  • 通讯作者:
    Wang Chuan
潜水泵缩比模型的相似性验证与内部流场分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    施卫东;杨阳;周岭;陆伟刚;潘波
  • 通讯作者:
    潘波
Extraction Method for Signal Effective Component Based on Extreme-Point Symmetric Mode Decomposition and Kullback-Leibler Divergence
基于极值点对称模态分解和Kullback-Leibler散度的信号有效成分提取方法
  • DOI:
    10.1007/s40430-019-1599-9
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Zhu Yong;Tang Shengnan;Quan Lingxiao;Jiang Wanlu;Zhou Ling
  • 通讯作者:
    Zhou Ling

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其他文献

ZnCl 2 /AlCl 3 活化制备棉秆活性炭的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    化学工程与装备
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李风娟;周岭;程有亮;安静;兰海鹏;张红美
  • 通讯作者:
    张红美
棉秆木醋液对牛粪堆肥过程中CH_4和CO_2排放的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    江苏农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘飞;周岭
  • 通讯作者:
    周岭
不同活化剂制备棉秆活性炭工艺优化及其性能表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    周口师范学院 学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孔德国;周岭;朱琴;胡聪旭;闫安;郭子玉;张红美
  • 通讯作者:
    张红美
氢氧化钠活化法制备棉秆基活性炭实验条件优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    化工技术与开发
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孔德国;宋宝栋;周岭;陈明鸽;李风娟;李坷;张红美
  • 通讯作者:
    张红美
磷酸活化法制备棉秆基活性炭实验优化 及其孔隙结构表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    塔里木大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张红美;周岭;李风娟;陈明鸽;李坷;孔德国
  • 通讯作者:
    孔德国

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周岭的其他基金

基于四向耦合离散元方法的泵内非均质颗粒输运机理研究
  • 批准号:
    52079058
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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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