Dynamics of Combustion Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Oppenheim, A. K.

出品人:

页数:359

译者:

出版时间:

价格:139

装帧:HRD

isbn号码:9783540326069

丛书系列:

图书标签:

• Combustion
• Thermodynamics
• Fluid Mechanics
• Heat Transfer
• Chemical Kinetics
• Reaction Engineering
• Fire
• Energy
• Propulsion
• Modeling
• Simulation

好的，这是一份针对一本假设名为《Dynamics of Combustion Systems》的图书的图书简介，内容力求详尽、专业，且完全不提及该书的实际主题，旨在描述另一本在物理、化学或工程领域具有深度探讨的学术专著。 --- 复杂流体力学与多相介质输运现象：理论基础与数值模拟前沿 作者：[此处填写一位资深学者的姓名] 出版社：[此处填写一家知名学术出版社的名称] 概述 本书全面深入地探讨了复杂流体力学领域中，特别是涉及多相介质输运现象的理论框架、数学建模及其先进的数值求解技术。它旨在为高年级本科生、研究生以及从事前沿研究的工程师和科学家提供一个坚实的基础，使他们能够理解和驾驭涉及多种尺度、多种相互作用力的复杂流动系统。全书内容横跨经典守恒定律的推广、非平衡态统计力学在界面现象中的应用，到现代高精度计算流体力学（CFD）方法的构建与验证。 本书的重点不在于描述单一、理想化的物理过程，而是专注于现实世界中普遍存在的、由多尺度效应和界面动力学主导的复杂系统。我们系统地回顾了从Navier-Stokes方程到更精细的Boltzmann方程的推导，并重点分析了当流体组分、温度、浓度梯度同时存在时，这些基本方程如何被修正和扩展。 第一部分：理论基础与宏观建模 本部分奠定了理解复杂输运现象的理论基石，着重于如何将微观尺度的不均匀性通过宏观平均或界面处理转化为可解的偏微分方程组。 第一章：广义守恒律与张量分析 本章首先回顾了经典流体力学的守恒律，随后引入了广义坐标系下的守恒形式。重点讨论了应力张量和热流密度在各向异性介质中的表示，特别是黏滞应力张量在非牛顿流体中的修正形式，例如幂律流体和Bingham流体的本构关系。引入了基于动量投影的张量分解技术，为后续多孔介质和颗粒流建模做准备。 第二章：热力学非平衡态与界面效应 本章深入探讨了Gibbs自由能的推广形式，用以描述具有界面张力或表面吸附的系统。详细分析了界面处的质量、动量和能量的跳跃条件。特别关注了由浓度梯度驱动的扩散（Soret效应）和由温度梯度驱动的质量迁移（Dufour效应）在非理想混合物中的量化描述，并讨论了这些效应在微重力环境下的重要性。 第三章：多孔介质中的宏观输运 本章聚焦于多孔介质中的流动问题。从Darcy定律的微观推导出发，过渡到结合了惯性效应的Forchheimer方程。在能量输运方面，引入了有效导热系数的概念，并讨论了固-流体界面热阻（Kapitza电阻）对整体传热效率的影响。本章还包含了对介孔材料中毛细现象的详细分析，使用Young-Laplace方程的修正形式来描述弯月面的形成与压力驱动。 第二部分：微观动力学与介观方法 本部分将视角转向更小的尺度，探讨分子间作用力如何影响宏观性质，并介绍了连接微观与宏观的介观模拟技术。 第四章：分子动力学模拟（MD）的进展 本章详细介绍了用于模拟相互作用势能函数构建的最新方法，例如基于第一性原理（DFT）的势场构建和机器学习势场的应用。重点讨论了如何利用MD模拟来精确计算液体的扩散系数、剪切黏度以及固-液界面的结构演化。引入了自由能微扰（FEP）和热力学积分（TI）方法在计算化学势方面的应用。 第五章：格子玻尔兹曼方法（LBM） LBM作为一种强大的介观模拟工具，在本章得到详尽阐述。从离散速度模型的构建（如D2Q9、D3Q19模型）出发，解释了其与连续Boltzmann方程的等价性。本章侧重于LBM在处理复杂边界条件（如移动壁面、浸入式固粒）以及耦合电磁场或化学反应源项的扩展框架。提供了LBM求解高固含量悬浮液的稳定化技术。 第六章：相场模型（Phase Field Method） 相场方法提供了一种无需显式追踪界面几何形状的有效途径来模拟相变和界面演化。本章深入解析了Cahn-Hilliard方程和Allen-Cahn方程的物理意义，特别是它们如何描述液-液相分离、晶体生长以及裂纹萌生过程。讨论了如何通过调整相场参数来精确匹配界面能和迁移率。 第三部分：数值方法与计算实现 本部分专注于将复杂的物理模型转化为可高效求解的数值算法，并讨论了现代高性能计算（HPC）环境下的实现挑战。 第七章：有限体积法（FVM）的稳健性 本章集中于FVM在处理对流-扩散方程时的稳定性与精度。详细分析了通量限制器（Flux Limiters）的设计，特别是MUSCL格式和ENO/WENO方案在捕捉强间断和湍流小尺度结构时的性能比较。对于固有的非线性耦合系统，讨论了代数多重网格（AMG）解算器的应用。 第八章：多尺度耦合策略 现实世界的输运问题往往需要跨越数个数量级的模拟。本章系统地介绍了混合方法论，例如将MD计算出的界面输运系数作为输入，驱动宏观CFD求解器进行模拟。重点讨论了尺度的映射与信息传递的误差控制，包括基于区域分解的自适应网格加密技术（AMR）在处理剧烈变化区域的有效性。 第九章：不确定性量化与模型验证 在复杂的工程应用中，输入参数的不确定性是不可避免的。本章引入了前沿的不确定性量化（UQ）技术，如概率加权方法（PCE）和高斯过程回归（GPR），用于评估模型输出对输入不确定性的敏感性。最后，讨论了如何利用先进的实验数据（如同步辐射成像技术）对复杂输运模型进行严格的系统级验证（Verification and Validation, V&V）。 读者对象 本书是为致力于深入理解和建模复杂输运现象的物理学、化学工程、机械工程及材料科学的研究人员和高级学生所设计。它要求读者具备坚实的微积分、微分方程和基础流体力学知识。 ---

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