有机粉尘点火过程中官能团动态反应及火焰传播突变机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11802272
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A1201.爆炸力学
  • 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

The combustion behavior of organic dust is one of the fundamental problems of dust explosion dynamics. It is significance to study the characteristics of dust ignition and flame propagation in organic dust which will improve the dust combustion theory. Due to the complexity of the chemical structure of organic materials, there are many difficulties in understanding the issues. This project used different types of polyols and coal dust as research objects, and systematically studied the dust combustion dynamics. Firstly, the macroscopic characteristics of dust ignition and the microscopic change law of the dust functional groups were studied to establish the gist of the organic dust ignition based on the dynamic reaction of the functional groups. Secondly, the mechanism of flame propagation in the process of space transformation which effected by the key factors and coupling effects (i.e., dispersion pressure, ignition energy, ignition delay time, etc.) was studied deeply. Lastly, the key parameters that could represent the characteristics of ignition and flame propagation of organic dust are extracted to model that would precisely describe the dynamic reaction of the functional groups during the ignition process and the saltation characteristics of flame propagation during the space transition. The results may deepen and broaden the understanding of the homogeneous and heterogeneous combustion dynamic behaviors of organic dusts. It also may help to understand the complex mechanism of organic dusts combustion and provide theoretical basis for further research on organic dust explosion.
有机粉尘燃烧特性是粉尘爆炸动力学的基础问题,研究有机粉尘点火及火焰传播突变特性对完善粉尘燃烧理论具有重要意义。由于有机物自身化学结构的复杂性,在诸多问题上还存在认识困难。本项目以不同类型的多元醇和煤粉作为研究对象,对其粉尘燃烧动力学特性进行系统研究。首先研究宏观层面粉尘点火特征以及微观层面粉尘官能团动态变化规律,以此建立基于官能团动态反应的有机粉尘点火依据;进一步研究喷粉压力、点火能量、点火延时等关键因素及其耦合作用对空间转变过程中火焰传播突变特性的影响机制;在此基础上,提炼出能够表征有机粉尘点火及火焰传播突变特性的关键参量,从而建立能够准确描述点火过程官能团动态反应及空间转变过程中火焰传播突变特性的模型。研究结果可加深并拓宽对有机粉尘均/异相燃烧动力学特征的认识,有助于理解有机粉尘燃烧的复杂机理,为进一步研究有机粉尘爆炸提供理论依据。

结项摘要

有机粉尘燃烧特性是粉尘爆炸动力学的基础问题,研究有机粉尘点机理火及火焰传播突变特性对完善粉尘燃烧理论具有重要意义。本项目以不同类型的煤粉和有机醇类作为研究对象,对其粉尘燃烧动力学特性进行系统研究。通过宏观粉尘点火实验确定空间转变过程中有机粉尘点火燃烧的关键因素,并结合红外、气体质谱等手段得到了微观层面基于官能团动态变化的粉尘点火规律,在此基础上建立了描述有机粉尘点火过程官能团动态反应及空间转变过程中火焰传播突变特性的模型,并通过分子动力学模拟对燃烧产物及反应路径进行分析。研究结果表明,煤粉点火主要是受到–CH3/–CH2–和–OH的影响,是煤粉中的主要活性官能团,随着粉尘挥发份地减少,活性官能团减少,粉尘更难以点燃,醇类粉尘的火焰传播过程受粉尘的挥发性和自身分解性质的影响。空间转变过程中,有机粉尘的火焰传播分为自由膨胀、加速传播、减速传播三个阶段,火焰速度与温度受燃烧管长影响,所构建模型与实验结果的一致性良好,能够准确描述火焰传播过程中的火焰特性突变情况。研究结果可加深并拓宽对有机粉尘均/异相燃烧动力学特征的认识,有助于理解有机粉尘燃烧的复杂机理,从而为粉尘爆炸灾害的防治提供理论支持。

项目成果

期刊论文数量(19)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Effect of particle size of coal dust on explosion pressure
煤粉粒径对爆炸压力的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Measurement Science and Instrumentation
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Fengyuan Jiao;Huarong Zhang;Weiguo Cao;Fan Fang
  • 通讯作者:
    Fan Fang
球形密闭容器内氢气浓度对混合气体燃爆特性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    爆破器材
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    任家帆;冯伟;全树新;常圣泉;彭旭;曹卫国;饶国宁
  • 通讯作者:
    饶国宁
Effect of Thermal History and Mass Scale on the Thermal Safety of 1,3,5,7-Tetranitro-1,3,5,7-Tetrazocane
热历史和质量尺度对 1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四唑烷热安全性的影响
  • DOI:
    10.1002/slct.202001172
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    ChemistrySelect
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Jiao Fengyuan;Yu Shuo;Xu Yabei;Li Wenjuan;Zhao Mengke;Xu Sen;Cao Weiguo;Pang Aimin;Cao Xiong
  • 通讯作者:
    Cao Xiong
Under-expansion jet flame propagation characteristics of premixed H2/air in explosion venting
预混氢气/空气泄爆欠膨胀射流火焰传播特性
  • DOI:
    10.1016/j.ijhydene.2021.09.109
  • 发表时间:
    2021-10-28
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Cao, Weiguo;Zhou, Zhuanghong;Tan, Yingxin
  • 通讯作者:
    Tan, Yingxin
粒径对煤粉云最低着火温度特性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    爆破器材
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张云;赵懿明;谭迎新;尉存娟;杨振欣;周庄红;曹卫国
  • 通讯作者:
    曹卫国

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其他文献

球形密闭容器中煤粉爆炸特性参数研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国矿业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹卫国;黄丽媛;梁济元;苗楠;饶国宁;潘峰
  • 通讯作者:
    潘峰
含苯并环丁烯基团的热固性聚碳酸酯的合成及性能研究
  • DOI:
    10.6023/cjoc201604013
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    有机化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李智勇;曹卫国;孙晶;房强
  • 通讯作者:
    房强
火炸药粉尘与工业粉尘爆炸特性 试验对比研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    科 学 技 术 与 工 程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    荆术祥;陈仁康;石天璐;叶亚明;孙彬峰;曹卫国
  • 通讯作者:
    曹卫国
无催化剂条件下的全氟烷基取代的1H-苯并[b][1,4]二氮-2(3H)-酮的简易合成
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    有机化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    翟士燕;曹卫国;张慧
  • 通讯作者:
    张慧

其他文献

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曹卫国的其他基金

时空转换中压差作用下氢化铝-低浓度氢气复合体系爆炸能量输出机制
  • 批准号:
    12372340
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目
湍流卷扬煤粉燃烧过程诱发低浓度煤层气耦合爆炸动力学特性研究
  • 批准号:
    12172336
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    61 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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