Synchronization of Mechanical Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Rodriguez-Angeles, Alejandro

出品人:

页数:205

译者:

出版时间:

价格:$ 90.40

装帧:HRD

isbn号码:9789812386052

丛书系列:

图书标签:

• 机械系统
• 同步
• 动力学
• 控制
• 振动
• 建模
• 仿真
• 非线性
• 工程
• 数学

好的，这是一份关于一本名为《Synchronization of Mechanical Systems》的图书的详细简介，但该简介将不会提及任何关于您所询问的特定书籍的内容，而是专注于其他领域，以确保内容充实且引人入胜。 --- 《湍流边界层中的非线性动力学与热量传递：实验与数值研究》 图书简介 本书深入探讨了湍流边界层中复杂的非线性动力学行为及其对热量传递过程的深刻影响。在航空航天、能源系统以及流体机械等多个工程领域，理解和精确预测湍流流动中的能量交换机制是实现高效能和高可靠性的关键。本书聚焦于一个跨学科的挑战：如何在高度随机和多尺度的湍流场内，识别出驱动非线性相互作用和增强热量输运的根本物理机制。 第一部分：湍流边界层的基本结构与统计特征 本部分首先为读者奠定了坚实的理论基础，详细回顾了经典的可压缩和不可压缩湍流边界层的结构。我们从雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程的局限性出发，引申至雷诺应力模型（RSM）和大涡模拟（LES）在捕捉湍流结构方面的优势。 边界层剖面与壁面湍流结构： 详尽分析了近壁区（粘性底层、缓冲层和对数律区）的速度和温度廓线，重点讨论了湍流脉动在法向（$y^+$）和切向（$x^+$）方向上的统计特性。特别关注了“准流向结构”（Quasi-Streamwise Vortices）和“切向结构”（Streaks）在动量和热量输运中的核心作用。 湍流强度与长度尺度分析： 采用先进的粒子图像测速（PIV）和激光多普勒测速（LDP）技术获取的数据，量化了不同雷诺数下湍流脉动的各向异性。通过小波分解方法，对能量在不同尺度上的分布进行了频谱分析，揭示了能量级联过程在热边界层中的特殊表现。 第二部分：非线性动力学：相干结构与涡旋动力学 湍流的本质在于其非线性。本部分的核心在于揭示“相干结构”——那些具有持久性和组织性的涡旋系统——如何在边界层中形成、演化并驱动物质和能量的横向输运。 拟序结构（Near-Wall Streaks and Vortices）： 深入研究了由剪切不稳定性和二次流引起的准周期性结构。通过本征正交分解（Proper Orthogonal Decomposition, POD）方法，我们提取了驱动动量交换的主导模式。重点分析了这些结构如何通过“弹射”（Ejection）和“吸积”（Sweeping）过程，将近壁区的动量向下游和向外侧输运，形成湍流的再生循环。 非线性相互作用与反馈机制： 探讨了不同尺度涡旋之间的耦合。例如，横向剪切层中的Kelvin-Helmholtz不稳定性如何激发三维涡旋，并与壁面附近的准流向涡旋发生非线性相互作用。采用数值模拟方法（DNS），展示了涡旋管的弯曲、拉伸和断裂如何导致能量耗散和局部热流的剧烈波动。 第三部分：热量传递的非线性耦合 热量在湍流边界层中的传递路径往往与动量传递路径高度耦合，但其物理机制存在关键的差异。本部分侧重于解释温度脉动如何反作用于流场，以及高频温度波动对平均热流的影响。 湍流热通量与涡旋： 分析了在不同普朗特数（Pr）下，热量输运的差异。对于低Pr流体（如金属液体），分子扩散的作用相对减弱，湍流涡旋的卷吸作用（Eddy Mixing）占据主导。我们展示了温度脉动强度最大的区域通常与动量输运最强的“弹射”事件区域重合。 热边界层与温度结构函数： 引入了二阶和三阶温度结构函数，用于量化温度涨落的梯度特性。特别关注了对流体加热或冷却导致的热浮力效应如何修改近壁区的速度梯度。在强加热条件下，浮力引起的自然对流与剪切驱动的湍流之间的复杂相互作用被详细剖析。 热量输运的尺度分离问题： 探讨了在存在显著温差时，动量输运的特征尺度与热量输运的特征尺度是否会发生分离。利用条件平均技术，识别出那些对热量传递贡献最大的特定涡旋结构，而非仅仅依赖于整体的湍流动能。 第四部分：实验技术与先进数值模拟 本书的价值在于其对前沿实验和计算方法的整合应用。 时间分辨的温度测量： 介绍了如何利用快速响应的热敏电阻（Thin-Film Thermocouples）和高频响应的红外热成像技术，捕捉壁面热流的瞬态变化。通过相位锁定技术，将温度脉动与特定的相干结构事件同步分析。 高精度数值方法的实现： 详细阐述了针对高雷诺数湍流进行的直接数值模拟（DNS）的网格策略和时间步进算法。重点讨论了壁面处理的边界条件设置，以及如何通过改进的守恒格式来保证动量和能量方程的精确求解。此外，还探讨了如何利用机器学习方法（如稀疏抽样和数据驱动的模型修正）来加速RANS模型的局限性。 结论与展望 本书旨在为流体力学、传热传质以及计算物理领域的研究人员和高级工程师提供一个全面且深入的参考。通过对湍流边界层中非线性动力学和热量传递的系统性研究，我们不仅深化了对这些复杂现象的理解，更为开发下一代高效换热器、优化气动外形设计以及提高燃烧室效率提供了坚实的理论和方法论基础。未来的工作将集中于如何在极端的压力梯度和高度可压缩条件下，进一步解耦和控制这些非线性相互作用。 ---

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