声致凝聚行为规律及机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51879137
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0903.水力学与河流动力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Turbulent mixing exists widely in nature. Acoustic-induced aggregation is effective to artificially intervene turbulent mixing, while the rules and mechanism of the acoustic-induced aggregation in air-liquid droplets two-phase flow needs further study. This project studies three typical physical processes by experiments, including the condensation of liquid droplets on the wall, the dispersion of suspended particles and the turbulent mixing of two-phase particles. The concept and algorithm of Mixing Entropy is innovatively proposed to represent the mixing degree of two-phase particle system. The relationship between acoustic parameters and the growth rate of the wall droplet, the concentration decay rate of the suspending droplet, the adsorption effect of micro-droplet on the wall and the increase process of the Mixing Entropy will be illuminated for systematic study of the rules and mechanisms of acoustic-induced aggregation in air-micro droplet particle flow. As to numerical simulation, the coupling algorithm of computational fluid dynamics (CFD) and discrete element method (DEM) is applied to simulate the acoustic-induced aggregation of the two-phase flow. This project combines the experimental and numerical simulation studies to verify two proposed scientific assumptions: the sound waves can aggravate the air turbulence, as well as the collision and agglomeration of micro-droplets; and there exists a threshold sound intensity and optimal sound frequency for acoustic-induced aggregation. The project helps understanding the law of acoustic-induced aggregation, and will promote the application of acoustic waves in the fog dispersal, rain enhancement, dehaze, airgel precipitation and other industrial or environmental field.
湍流混合现象广泛存在于自然界中。声致凝聚是人为干预湍流混合的有效方法,然而空气-微液滴两相流中的声致凝聚行为规律和机理有待进一步研究。本项目通过实验研究了壁面液滴凝结、悬浮颗粒消散和双相颗粒湍流掺混三个涉及微粒凝聚的典型物理过程;创新地提出代表双颗粒体系掺混程度的掺混熵概念及算法;阐明壁面液滴生长速率、悬浮液滴颗粒浓度衰减速率、壁面微液滴吸附效应及双相颗粒掺混熵熵增过程与声波特性参数的关系,系统性地研究空气-微液滴两相流中的声致凝聚规律及机制。在数值模拟方面,提出采用计算动力学和离散单元方法耦合算法来模拟两相流中的声致凝聚行为。本项目结合实验和数值模拟研究,提出并验证了声波能加剧空气紊流及微液滴群的碰撞聚合、声致凝聚存在阈值声强及最佳频率这两个科学假设。本项目的实施将增加对两相流中声致凝聚行为规律的认识,促进声波增雨技术的进步,同时也对大气消雾、增雨、除霾、气凝胶沉淀等技术的发展大有裨益。

结项摘要

项目的背景:湍流混合现象广泛存在于自然界中。声致凝聚是人为干预湍流混合的有效方法,然而空气-微液滴两相流中的声致凝聚行为规律和机理有待进一步研究。..主要研究内容:本项目通过实验研究了壁面液滴凝结、悬浮颗粒消散等涉及微粒凝聚的典型物理过程;阐明壁面液滴生长速率、悬浮液滴颗粒浓度衰减速率与声波特性参数的关系,系统性地研究空气-微液滴两相流中的声致凝聚规律及机制。..重要结果和关键数据:在数值模拟方面,提出采用计算动力学和离散单元方法耦合算法来模拟两相流中的声致凝聚行为。揭示了如下规律:当声压级不变,改变频率时,低频声波对云滴的凝聚有明显的促进作用;当频率不变,改变声压级时,声波的促凝效果整体随着声压级的增大而增强;随着颗粒初始间距的增大,计算平均粒径增长的速度快速衰减。在实验研究方面发现的现象及规律:通过云雾滴沉降凝结显微实验,直观地展示了云雾滴在声波作用下的沉降凝结生长过程,验证了声波对沉降凝聚的促进作用;通过行波管中微液滴群消散实验,观察到了稳态云滴粒径在声波作用下的跃迁现象,获得了声波促进暖云液滴凝结的证据;两个实验均表明声压级越高、频率越低,云雾滴沉降凝结速度越快,且低频率声波(<200Hz)的效果更显著。.本项目结合实验和数值模拟研究,验证了声波能加剧空气紊流及微液滴群的碰撞聚合、声致凝聚存在阈值声强及最佳频率这两个科学假设。..科学意义:本项目的实施将增加对两相流中声致凝聚行为规律的认识,促进声波增雨技术的进步,同时也对大气消雾、增雨、除霾、气凝胶沉淀等技术的发展大有裨益。

项目成果

期刊论文数量(23)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
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专利数量(0)
Indices for exploring information in Lorentz curve of daily precipitation and their application in natural disaster risk assessment
日降水洛伦兹曲线信息探索指数及其在自然灾害风险评估中的应用
  • DOI:
    10.1016/j.jhydrol.2021.126840
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    Journal of Hydrology
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Hou-Liang Lu;Fang-Fang Li;Kang Zhao;Hong-Ru Wang;Guang-Qian Wang;Jun Qiu
  • 通讯作者:
    Jun Qiu
Shrinking Pareto Fronts to Guide Reservoir Operations by Quantifying Competition Among Multiple Objectives
通过量化多个目标之间的竞争来缩小帕累托前沿以指导水库调度
  • DOI:
    10.1029/2021wr029702
  • 发表时间:
    2022-02
  • 期刊:
    Water Resources Research
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Hong-Ru Wang;Fang-Fang Li;Guang-Qian Wang;Jun Qiu
  • 通讯作者:
    Jun Qiu
Balancing Ecological Requirements and Power Generation in Reservoir Operation in Fish Spawning Seasons
鱼类产卵季水库调度生态需求与发电的平衡
  • DOI:
    10.1061/(asce)wr.1943-5452.0001277
  • 发表时间:
    2020-09-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF WATER RESOURCES PLANNING AND MANAGEMENT
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Li, Fang-Fang;Liu, Cong-Min;Qiu, Jun
  • 通讯作者:
    Qiu, Jun
Cloud and precipitation interference by strong low-frequency sound wave
强低频声波对云和降水的干扰
  • DOI:
    10.1007/s11431-019-1564-9
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    Science China Technological Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wei Jiahua;Qiu Jun;Li Tiejian;Huang Yuefei;Qiao Zhen;Cao jiongwei;Zhong Deyu;Wang Guangqian
  • 通讯作者:
    Wang Guangqian
Interaction between Strong Sound Waves and Cloud Droplets: Theoretical Analysis
强声波与云滴之间的相互作用:理论分析
  • DOI:
    10.1175/jamc-d-20-0278.1
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    Journal of Applied Meteorology and Climatology
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Ying-Hui Jia;Fang-Fang Li;Kun Fang;Guang-Qian Wang;Jun Qiu
  • 通讯作者:
    Jun Qiu

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量化受控的胞间接触调控骨髓间充质干细胞分化的规律及作用机理研究
  • 批准号:
    11402136
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    28.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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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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