超音速燃烧室中激波/化学反应相互作用机理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51606212
  • 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:
    E0604.燃烧学
  • 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

In order to meet the need of basic theory of hypersonic propulsion and optimize the performance of supersonic combustor, interactions between shock-wave and chemical reactions will be deeply studied by theory analysis, experimental research and numerical simulation. In the experimental study, high frequency wall pressure measurement system, high speed schlieren and photography apparatus and OH planar laser-induced fluorescence imaging technique will be used to obtain the characteristic of supersonic flow(distribution of pressure, instantaneous structure of shock-wave train) and instantaneous structure of flame in the supersonic combustor. The studies will emphasis on the development of shock-wave train and flame under different flow conditions of inlet in the combustor and different equivalence ratio of fuel. The relationship between shock-wave and chemical reactions will be analyzed and discussed. The massive parallel computing system will also be used to simulate the interactions between flow and combustion in the supersonic combustor. The detailed chemical kinetic model will be adopted to simulate the phenomena of the interactions. The numerical simulations will be testified and validated by the experimental data. At last, the mechanism of the interactions will be explored by the integrated results of the experimental studies and numerical studies. Based on the mechanism, we will figure out the effect of this mechanism on the characteristic of ignition and combustion and will propose a scheme to optimize the performance of supersonic combustor.
基于高超声速推进技术基础理论研究的需要,针对超音速燃烧室性能优化,本项目采用理论、试验和数值模拟方法研究着火与火焰稳定过程中激波/化学反应的相互作用机理。在脉冲燃烧风洞中采用高频测压系统、高速纹影诊断技术以及平面激光诱导荧光技术“OH-PLIF”获得动态流场特征(压力分布、激波串结构等)和超音速燃烧室中的火焰结构,重点研究不同来流条件以及燃料参混比时激波串与火焰的发展历程,理论分析动态过程中激波与化学反应的相互影响。利用高性能计算机集群开展流动与燃烧的耦合计算,采用详细的化学反应动力学模型模拟试验中激波/化学反应的相互作用过程并与试验结果进行对比验证,综合试验以及数值计算结果,深入揭示激波/化学反应的相互作用机理。在此基础上明确这种相互作用机理对超音速燃烧室着火以及稳定燃烧的影响区域,提出超音速燃烧室的性能优化方案。

结项摘要

本项目研究了超音速燃烧室的激波与化学反应的相互作用机制,通过实验以及大规模数值计算分别研究了氢气燃料以及乙烯燃料在超音速燃烧室燃烧过程的燃烧特性与流场特性相互影响的结果。采用了高频压力测量系统、高速纹影系统以及OH-PLIF系统分别对超音速燃烧室压力变化、流场结构变化以及化学反应区域进行了实验测量。研究结果表明化学反应与流场激波存在较强的耦合作用关系,随着燃料的点火引燃,燃烧与主流激波结构产生了相互促进关系,燃烧的发生会导致激波前移并增强,而增强的激波反过来又使剪切层燃料参混区温度升高,加快了燃料的燃烧化学反应,促使燃烧增强以及燃烧区域扩大。燃烧的增强与扩大又重新使流场进行变化匹配,激波继续前移与增强,往复循环,最后达到平衡稳定。采用半详细化学反应动力学机理进行对超音速流场进行耦合计算,利用大规模并行计算机开展了数值模拟研究,计算结果与实验结果相符,计算结果同样证明了实验结果,并在反应基团上给出了发生燃烧反应的主要基团OH分布变化与流场结构的变化分析,获得了中间基团OH的化学反应与主流激波存在相互促进作用。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(0)
Chemical Kinetic Model for the Combustion of the Green Propellant of the Nitrous Oxide Fuel Blend
一氧化二氮燃料混合物绿色推进剂燃烧的化学动力学模型
  • DOI:
    10.3866/pku.whxb201812031
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Acta Physico - Chimica Sinica
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zheng Dong;Xiong Pengfei;Zhong Beijing
  • 通讯作者:
    Zhong Beijing
基于详细模型汽油替代燃料碳烟生成特性分析
  • DOI:
    10.16236/j.cnki.nrjxb.201903035
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    内燃机学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡俊成;郑东;熊鹏飞
  • 通讯作者:
    熊鹏飞
Experimental study on laminar flame speeds and chemical kinetic model of 2,4,4-trimethyl-1-pentene
2,4,4-三甲基-1-戊烯层流火焰速度及化学动力学模型的实验研究
  • DOI:
    10.1016/j.fuel.2018.05.011
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Fuel
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Zheng Dong;Zhong Bei Jing;Xiong Peng Fei
  • 通讯作者:
    Xiong Peng Fei

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其他文献

正丁烷/空气在微反应器内的气相与催化反应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    工程热物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钟北京;熊鹏飞
  • 通讯作者:
    熊鹏飞
不同水压作用下的混凝土率效应试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    水力发电
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    熊鹏飞;姜袁;彭刚;梁春华
  • 通讯作者:
    梁春华
正丁烷/氢气/空气混合物催化着火的实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钟北京;于亚薇;熊鹏飞
  • 通讯作者:
    熊鹏飞
氢气对正丁烷/空气混合物催化着火的热作用和化学作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    物理化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钟北京;熊鹏飞;杨帆;于亚薇
  • 通讯作者:
    于亚薇
响应面分析法优化黑小麦全麦面包工艺配方研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    郑州轻工业学院学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙元琳;陕方;宋俞;张陇清;熊鹏飞
  • 通讯作者:
    熊鹏飞

其他文献

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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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