具体描述
本书以化学反应动力学的唯象理论为出发点，从宏观到微观比较全面地介绍了化学反应动力学的主要内容，着重阐述了化学反应动力学的基本原理、观点和方法。内容力求扼要并讲解透彻，注重理论联系实际。
本书可作为高等院校应用化学、化工及相关专业化学反应动力学课程的本科生及研究生使用的教材或教学参考书，也可供从事有关化学反应动力学研究的科研工作者及相关工程技术人员阅读参考。
深入探索物质的运动与演化：当代流体力学前沿进展 图书简介 《当代流体力学前沿进展》旨在全面、深入地探讨流体力学领域近二十年来取得的重大突破、新兴交叉学科的融合点以及未来亟待解决的关键科学问题。本书摒弃了传统教材中侧重于经典层流和不可压缩流体的基础描述，而是将焦点集中于高复杂度、多尺度、多物理场耦合的现代流动现象。全书结构严谨，内容兼具理论深度与工程应用广度，是面向高年级本科生、研究生以及一线科研人员的权威参考书。 第一部分：非线性动力学与湍流的理论重构 本部分聚焦于流体力学中最核心也最具挑战性的课题——湍流。我们不再仅仅依赖于雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）模型，而是深入分析了基于直接数值模拟（DNS）和大规模模拟（LES）所揭示的湍流结构精细特征。 第一章：高雷诺数湍流的统计力学描述 详细阐述了湍流脉动场中的能量级串理论在非均匀和高剪切流场中的修正与应用。重点分析了湍流中的“稀疏性”特征，探讨了如何利用信息论和非线性动力学工具（如庞加莱截面、混沌吸引子分析）来刻画湍流场的状态空间拓扑结构。特别引入了“涡度聚合物”概念，描述了高维相空间中涡量集中区域的演化规律。 第二章：可压缩湍流与激波-湍流相互作用 本章深入探讨了高马赫数流动中的热力学效应和湍流的各向异性。我们详细分析了激波界面附近密度梯度引起的声学辐射、湍流淬灭机制，以及湍流对激波形状、传播速度的反馈作用。引入了基于熵产生率的激波结构模型，并展示了如何利用时间分解的瞬时场数据来区分湍流调制效应与热力学扩散效应。 第三章：跨尺度模拟方法论的进步 超越传统的嵌套网格技术，本章重点介绍了基于机器学习（ML）的湍流模型构建。阐述了如何通过深度神经网络从高精度DNS数据中提取出有效的亚网格尺度的应力模型（SGS），以及如何利用贝叶斯优化方法来校准模型参数，以提高RANS模型在复杂边界层分离流动中的预测精度。同时，探讨了多分辨率分析（MRA）在降低湍流模拟计算成本方面的潜力。 第二部分：多物理场耦合流动系统 现代工程问题往往涉及流体与热、电磁场、化学反应的复杂耦合。本部分系统梳理了这些耦合流动的前沿研究。 第四章：磁流体力学（MHD）与等离子体流动 聚焦于聚变能和航天推进中的MHD现象。详细分析了阿弗韦恩波（Alfvén Waves）在磁场约束等离子体中的传播特性，以及磁重联现象在动理学尺度上的微观机制。引入了Hall效应和电阻率对磁场拓扑结构演化的影响，并对比了不同尺度的MHD模型（从全导电流到漂移模型）的适用性边界。 第五章：微尺度与纳米尺度流动 突破连续介质假设的界限，本章讨论了气体、液体在微米甚至纳米尺度下的特殊行为。重点介绍玻尔兹曼方程（Boltzmann Equation）及其简化模型（如BGK、DSMC）在稀薄气体流动（如微机电系统MEMS中的气体润滑）中的应用。此外，还探讨了界面现象，如电润湿（Electrowetting）对微液滴形状和迁移率的调控。 第六章：反应流体力学与燃烧波传播 本章关注于涉及化学反应的复杂流动，尤其是在高超声速和贫油燃烧环境下的难题。分析了火焰面与湍流的相互作用（如火焰卷曲、熄火极限），并结合化学动力学网络（Chemical Kinetic Network）的简化技术，建立了火焰传播速度与局部湍流强度之间的有效关系。探讨了火焰中辐射传热对温度场畸变的影响。 第三部分：先进实验技术与数据科学 实验测量是验证理论和校准模型的基石。本部分关注最新的无干扰测量技术及其与数据处理方法的融合。 第七章：非侵入式全场测量技术 详细介绍了同步辐射X射线成像技术在穿透性强、不透明介质流动结构（如多相流核反应堆内部流动）中的应用。重点阐述了基于拓扑重建的层析成像技术，以及如何利用相位敏感的测量方法（如背景凝视技术）来精确捕捉折射率梯度，从而可视化速度梯度。 第八章：数据驱动的流动场重建与预测 随着传感器技术和高分辨率模拟的发展，产生了海量的时空数据。本章系统介绍了降阶模型（Reduced Order Models, ROMs）的构建方法，尤其是基于本征正交分解（POD）和动态模态分解（DMD）的机理提取过程。讨论了如何利用高斯过程回归和卡尔曼滤波等方法，在稀疏或噪声数据中实现对完整流动场的实时、低维状态估计。 第九章：拓扑学方法在流体力学中的应用 将代数拓扑学的概念引入流体力学分析。讨论了持续同调（Persistent Homology）如何有效地识别和量化流场中的拓扑特征，如涡核、空腔的形成与消失，从而克服传统梯度或涡度阈值方法的局限性。这为理解复杂流体结构在不同时间尺度上的“不变性”提供了新的数学框架。 结论与展望 本书最后总结了当前流体力学界面临的挑战，包括对量子效应在宏观流动中显现的探索、对“智能”流体控制系统的设计，以及应对全球气候变化背景下复杂大气与海洋环流模型的精确化需求。本书力图为读者提供一个全面、前瞻性的视角，指引未来的研究方向。
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