Multiphase Flow Handbook pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Crowe, Clayton T.

出品人:

页数:1156

译者:

出版时间:2005-9

价格:$ 248.54

装帧:HRD

isbn号码:9780849312809

丛书系列:

图书标签:

Multiphase Flow
Fluid Dynamics
Heat Transfer
Chemical Engineering
Process Engineering
Computational Fluid Dynamics
Two-Phase Flow
Gas-Liquid Flow
Flow Assurance
Industrial Applications

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具体描述

Because of the importance of multiphase flows in a wide variety of industries, including power, petroleum, and numerous processing industries, an understanding of the behavior and underlying theoretical concepts of these systems is critical. Contributed by a team of prominent experts led by a specialist with more than thirty years of experience, the "Multiphase Flow Handbook" provides such an understanding, and much more. It covers all aspects of multiphase flows, from fundamentals to numerical methods and instrumentation. The book begins with an introduction to the fundamentals of particle/fluid/bubble interactions followed by gas/liquid flows and methods for calculating system parameters. It includes up-to-date information on practical industrial applications such as boiling and condensation, fluidized beds, aerosols, separation systems, pollution control, granular and porous media flow, pneumatic and slurry transport, and sprays. Coverage then turns to the most recent information on particle/droplet-fluid interactions, with a chapter devoted to microgravity and microscale flows and another on basic multiphase interactions. Rounding out the presentation, the authors discuss numerical methods, state-of-the art instrumentation, and advanced experimental techniques. Supplying up-to-date, authoritative information on all aspects of multiphase flows along with numerous problems and examples, the "Multiphase Flow Handbook" is the most complete reference available for understanding the flow of multiphase mixtures.

现代工业流体动力学核心：多相流体输运与界面现象研究一部聚焦于工业生产、能源转化和环境工程领域中关键流体行为的深度专著本书深入探讨了在复杂工业环境中普遍存在的、涉及两种或两种以上流体相（如气、液、固颗粒或液滴）同时存在的流动现象——多相流。我们旨在提供一个全面、系统且高度实用的知识框架，它不仅建立在坚实的连续介质力学基础之上，更侧重于解析相间相互作用（Interfacial Phenomena）、流态结构演化（Flow Regime Transition）以及宏观传输特性（Transport Phenomena）的精确建模与工程应用。本卷册的结构设计旨在满足从初级研究人员到资深工程师在理解、预测和优化多相流系统性能方面的需求。全书共分为六大部分，每一部分都紧密衔接，逐步深化对系统复杂性的认知。 --- 第一部分：基础理论与热力学框架本部分奠定了理解多相流的理论基石。我们首先回顾了流体力学中的守恒定律——质量、动量和能量的方程组在多相体系中的推广与应用。重点剖析了欧拉-欧拉（Euler-Euler）双流体模型、欧拉-拉格朗日（Euler-Lagrange）分离模型以及更精细的相场法（Phase-Field Method）在描述相界面的热力学驱动力方面的优势与局限。特别地，我们详细阐述了相间质量、动量和能量交换项的精确构建。这包括对界面张力、扩散、相变潜热（如沸腾与凝结）在速度和温度场耦合中的定量处理。热力学处理不仅停留在平衡态假设，更深入探讨了非平衡态下的动力学过程，如成核速率和气泡/液滴的生长动力学。第二部分：流态结构识别与演化（Flow Regime Analysis）多相流的宏观行为极大地依赖于其微观的相分布结构，即流态。本部分致力于提供一个分类清晰、易于应用的流态图（Flow Regime Map）构建指南。内容覆盖了环状流（Annular Flow）、泡状流（Bubbly Flow）、段塞流（Slug Flow）、层流（Stratified Flow）在不同几何构型（如圆形管道、矩形通道）中的判定准则。我们不仅复习了经验性的边界判据，更侧重于基于无量纲数（如韦伯数、雷诺数、马赫数）和空间结构不稳定性分析（如Taylor-Helmloltz不稳定性）的物理模型。此外，本部分详述了流态在不同操作条件下（如管道倾角变化、管径突变）的动态转变机制，特别是气液两相流中著名的“锁定现象”和“阻塞现象”的临界条件分析。第三部分：界面传输现象的精细化建模界面是动量、质量和能量交换发生的核心区域。本部分聚焦于界面两侧物质和能量的精确量化。动量传递：详细分析了剪切力、曳力（Drag Force）与附加质量力（Added Mass Force）在不同尺度的液滴和颗粒上的作用。针对非球形颗粒或高速气泡，我们引入了修正的拖曳系数模型，并讨论了湍流脉动对界面剪切应力的影响。质量传递与相变：对传质系数的确定进行了深入探讨，特别是对于快速相变过程（如闪蒸、快速蒸发），引入了基于界面局部热边界层的理论模型，而非简单依赖整体传质系数的经验关联式。表面活性剂效应：讨论了表面活性物质（Surfactants）对界面动力学和流态稳定性的复杂影响，包括Marangoni效应在影响液桥或液膜破裂过程中的作用。第四部分：关键工程应用中的特定多相流本部分将理论模型应用于几个最具挑战性的工程领域，展示了模型选择的实践性考量。 1. 气液两相流在垂直管中的上返与降流：针对油气开采中的井筒流动和反应堆冷却系统，分析了气液夹带率、压力梯度预测和热边界层效应。 2. 固液气三相流：重点研究了浆态化床（Slurry Bed Reactors）和气力输送系统中的颗粒床阻力、颗粒团聚与沉降动力学。探讨了壁面附近的颗粒富集效应及其对摩擦阻力的贡献。 3. 多分散流体系统（雾化与喷射）：深入分析了喷嘴设计如何影响液滴尺寸谱分布（Droplet Size Distribution, DSD）。采用基于演化方程的LPM（Lagrangian Particle Method）来预测雾化区域的液滴破碎与聚并过程。第五部分：数值方法与计算流体力学（CFD）实现现代多相流研究离不开先进的数值模拟工具。本部分专注于将前述的物理模型转化为可操作的计算方法。网格策略与离散化：比较了用于捕捉界面的不同网格策略，包括VOF（Volume of Fluid）、Level Set方法以及它们的混合方法。讨论了界面处的数值耗散问题及其对物理结果的潜在偏差。耦合求解器设计：介绍了如何有效地求解高度非线性的动量方程组，包括迭代策略的选择（如SIMPLE、PISO算法在多相耦合中的变体）。特别关注了处理界面张力和接触线运动（Contact Line Dynamics）的数值稳定性。模型验证与不确定性量化：强调了从实验数据校准CFD模型的重要性。本章提供了进行敏感性分析（Sensitivity Analysis）和不确定性量化（Uncertainty Quantification, UQ）的流程，以评估模型预测的可靠性范围。第六部分：新型多相系统与前沿挑战本部分展望了多相流研究的前沿方向，特别关注对可持续能源和先进制造至关重要的领域。微反应器中的多相流：探讨了在微米尺度下，界面张力、毛细作用力主导的流动行为，以及如何利用这些特性实现高效混合和反应。多孔介质中的非达西流动：深入分析了在燃料电池、储氢技术和地热开采中，流体在复杂孔隙网络中表现出的非线性阻力特性，包括毛细压力驱动的相分离。电磁场耦合流动：讨论了在强电场或磁场作用下，如何利用外部作用力调控液滴形态、相界面移动，以及对乳液稳定性的影响。本书的编写风格力求严谨而不失清晰，理论推导辅以丰富的图表和工程实例，旨在为读者提供一个坚实而前沿的知识平台，以应对复杂工业流体动力学带来的挑战。