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好的，这是一份针对一本名为《热能与动力工程专业英语》的书籍的不包含其内容的、详细的图书简介。 --- 《计算流体力学与传热学前沿进展》 内容简介 本书汇集了当前计算流体力学（CFD）和传热学领域最前沿的研究成果、新兴技术以及未来发展方向。全书旨在为高等院校的师生、科研机构的研究人员以及工业界从事模拟与优化的工程师提供一个深入、广博的知识平台，特别关注那些推动学科边界的创新方法和跨学科应用。 第一部分：先进数值方法与算法革新 本部分聚焦于提升CFD模拟的精度、稳定性和效率的最新数值技术。 1. 高阶精度与自适应网格技术： 详细探讨了基于有限体积法、有限元法和谱方法的次黎曼（sub-Riemannian）优化网格生成策略。内容涵盖了基于误差估计的动态网格重构（AMR）在处理强激波、复杂化学反应区域和界面捕获中的应用，并对比了它们的计算成本与物理准确性。特别引入了如何结合张量网络方法来处理高维数据稀疏化，以优化复杂湍流模型的求解。 2. 混合方法与多尺度建模： 重点阐述了如何有效耦合不同尺度的物理现象。讨论了从分子动力学（MD）到雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）模型之间的数据桥接技术，如尺度自适应模拟（LES-DNS混合，或称为IDDES框架的最新改进）。对于多孔介质和微通道流动，深入分析了基于体积平均方程（VOF）与孔隙尺度建模（Pore-scale Modeling）的有效集成策略，强调了如何准确捕捉界面传输现象。 3. 可靠性与不确定性量化（UQ）： 鉴于工程仿真结果对决策的重要性，本部分投入大量篇幅介绍先进的UQ方法。详细分析了基于概率加权函数的混沌多项式展开（PCE）在处理非线性系统中的收敛性问题，以及如何利用高保真度数据驱动的代理模型（Surrogate Models）来替代昂贵的物理求解器进行快速不确定性传播分析。同时，探讨了逆问题的求解，即如何利用测量数据校准模型参数，确保CFD预测的鲁棒性。 第二部分：复杂流动与传热机制的深度解析 本部分致力于探索自然界和工业应用中具有挑战性的流动和热传输现象，并介绍了相应的先进诊断与模拟技术。 4. 湍流模型的新范式： RANS模型仍是主流，但本书着重介绍了基于物理约束的湍流模型发展，如拉格朗日涡旋方法在解析湍流记忆效应上的进展。对于大涡模拟（LES），深入探讨了亚格子模型（SGS）在旋转系统和非等温混合层中的改进，特别是那些考虑了密度效应和火焰条纹的SGS模型。此外，对基于深度学习的湍流建模（Data-driven Turbulence Modeling）进行了详尽的评述，包括如何用神经网络替代传统模型的某些闭合项。 5. 辐射、相变与多相流的耦合： 在高热流密度环境（如聚变堆或高超音速飞行器）中，辐射传热变得至关重要。本书详细介绍了离散坐标法（DOM）与蒙特卡洛光线追踪法（MCRT）在复杂非均匀介质中的最新优化算法，以及如何将它们与流场求解器高效耦合。在相变方面，重点分析了快速蒸发、凝结的数值捕捉技术，特别是基于相场法（Phase Field Method）在高精度界面动力学模拟中的应用，以及气液固三相流的统一欧拉-欧拉（Euler-Euler）框架的最新修正项。 6. 反应流与燃烧过程模拟： 关注于清洁能源和高效燃烧系统的建模。对化学反应速率的求解引入了详细分析，特别是对简化化学机制（Skeletal Mechanisms）的降阶方法研究。详细论述了火焰面模型（FGM）在低排放燃烧器设计中的局限性及改进，以及如何结合分子动力学模拟来准确描述燃料的初始裂解过程。对于等离子体化学与高焓流动的耦合，介绍了电磁流体力学（MHD）与化学动力学的相互作用模型。 第三部分：跨学科应用与新兴技术集成 本部分展示了CFD与传热学如何赋能于新兴工程领域，并讨论了高性能计算（HPC）带来的机遇。 7. 能源系统集成模拟： 详细介绍了面向能源转型的集成系统级模拟。内容覆盖了固态电池（SSB）热管理、燃料电池（SOFC/PEMFC）内部的多物理场耦合（电化学-流体-热量），以及地热能开发中的复杂地下流体动力学模拟。强调了如何利用系统级CFD模型指导宏观能源网络的设计与优化。 8. 拓扑优化与逆向工程： 探讨了如何将CFD/传热分析结果直接反馈到设计流程中。重点介绍了基于伴随方程（Adjoint Methods）的快速灵敏度分析，用于结构拓扑优化以实现特定热阻或压降目标。讨论了如何利用深度强化学习（DRL）来指导优化过程，使设计在满足多约束条件下的性能最大化。 9. 高性能计算与并行化策略： 随着算力瓶颈的挑战，本部分介绍了针对GPU架构的CFD求解器设计。深入分析了域分解、负载均衡以及数据通信延迟最小化在百万核级并行环境中的实施细节，包括最新的异构计算（CPU+GPU）编程模型在处理大规模非结构化网格时的性能提升。 结语： 本书的特色在于其高度的专业性和前瞻性，它超越了传统教材的范畴，为读者提供了理解和应用未来十年内主导热能与动力工程模拟技术所需的深度知识框架。它不仅仅是技术的汇编，更是对学科发展路径的深刻洞察。
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