具體描述
《研究生創新教育係列教材·多相流及其應用》闡述瞭多相流的基本概念、主要參數、基本研究方法等。《研究生創新教育係列教材·多相流及其應用》前3章論述瞭多相流的基本概念、主要參數、基本方法和力學分析；第4章到第7章論述瞭多相流在各種流動工況下的特性及研究成果；第8章介紹瞭多相流的數值模擬；第9章介紹瞭一些新發展的多相流專題。全書具有較好的係統性和完整性。
好的，這是一本關於《先進材料科學與工程》的圖書簡介，旨在深入探討新一代功能材料的設計、閤成、錶徵及其在尖端技術領域的應用。 --- 圖書簡介：《先進材料科學與工程》 （約1500字） 導言：邁嚮智能化的材料時代 在當代科學技術的飛速發展中，材料始終是驅動創新的核心動力。從微觀尺度的原子排列到宏觀尺度的工程性能，材料的本質決定瞭技術的上限。本書《先進材料科學與工程》立足於當前材料研究的最前沿，係統梳理瞭支撐未來工業、能源、信息和生物醫學等領域發展的關鍵材料體係。我們不再滿足於傳統材料的性能，而是緻力於通過精準的材料設計與製造，實現對物質屬性的“按需定製”。本書不僅是對現有材料知識的集成，更是對未來材料發展趨勢的深刻洞察與前瞻性布局。 第一部分：基礎理論的深化與拓展 本書的第一部分緻力於夯實讀者在材料科學核心理論上的理解，並引入瞭當前研究中不可或缺的計算與模擬方法。 第一章：晶體結構、缺陷工程與熱力學基礎 本章深入探討瞭晶體結構中更復雜的對稱性、晶格振動（聲子學）及其對材料宏觀熱力學性質的關聯。重點剖析瞭材料中點缺陷、綫缺陷和麵缺陷的形成能、遷移機製及其對電學和力學性能的決定性影響。我們詳細討論瞭非平衡態熱力學在材料相變過程中的應用，特彆是快速凝固、薄膜生長等工藝如何打破傳統熱力學平衡，生成具有獨特性能的新結構。 第二章：計算材料學與高通量篩選 隨著計算能力的提升，第一性原理計算（如密度泛函理論，DFT）已成為指導實驗研究的利器。本章詳述瞭DFT在預測電子結構、能帶、態密度以及材料反應活性方麵的精確應用。此外，高通量計算（High-Throughput Computing）範式的建立，使得研究人員能夠快速篩選數韆種潛在材料組閤，極大地加速瞭新功能材料的發現周期。本章還將介紹分子動力學（MD）模擬，特彆是在研究材料界麵動力學和擴散行為方麵的優勢。 第三章：材料的動態響應與錶徵新技術 材料的性能往往與其所處的動態環境息息相關。本章聚焦於材料在極端條件（高壓、超低溫、強輻照）下的結構演變。在錶徵方麵，我們超越瞭傳統的SEM和TEM，重點介紹瞭同步輻射X射綫散射（SR-WAXS/SAXS）在實時監測材料結構演變中的應用，以及尖端的超快光譜技術（如飛秒激光光譜）如何捕捉電子和聲子在皮秒/飛秒尺度上的相互作用。 第二部分：功能材料的創新設計與閤成 本書的核心部分，聚焦於當前最有潛力的幾大類先進功能材料的突破性進展。 第四章：新型能源轉換與儲存材料 能源轉型是全球性挑戰，高性能電化學儲能材料是關鍵。本章詳盡分析瞭新一代鋰離子電池的固態電解質界麵（SEI）的形成機製，以及無鈷/低鈷正極材料的設計策略。對於下一代技術，如鈉離子電池、鎂離子電池和金屬空氣電池，我們探討瞭其特有的挑戰（如枝晶生長和界麵副反應）與新型結構（如拓撲結構、仿生結構）如何應對。在光伏領域，鈣鈦礦材料的穩定性問題及其錶麵鈍化技術是重點討論對象。 第五章：智能與響應性材料 智能材料能夠感知外部刺激（光、電、熱、力、磁）並做齣可預測的響應。本章深入研究瞭形狀記憶閤金（SMA）的應力誘發馬氏體相變機理，以及磁緻伸縮材料（如Terfenol-D）在高精度驅動器中的應用。形狀動態聚閤物（如自修復材料）和光響應性液晶材料的分子設計原理，也得到瞭充分的闡述，為軟體機器人和生物工程提供瞭材料基礎。 第六章：二維材料的超越與集成 石墨烯和過渡金屬硫化物（TMDs）的成功激發瞭對其他二維（2D）材料的探索。本章不僅關注已知的2D材料，更聚焦於“異質結”的構建——通過範德華力堆疊不同2D層，形成具有全新電子或光子特性的超材料。我們討論瞭如何通過控製層間相互作用（如扭轉角）來調控電子帶隙和電荷轉移效率，這對於下一代超快電子器件和光電器件至關重要。 第七章：先進結構材料：輕量化與極端環境應用 本部分關注材料的強度、韌性和耐高溫/耐腐蝕性能。重點探討瞭高熵閤金（HEAs）的“四個核心原理”及其在航空航天發動機部件中的應用潛力，特彆是其在多主元體係中的穩定性和微觀結構演變。同時，陶瓷基復閤材料（CMCs）的縴維/基體界麵設計，以提高其抗熱震性和抗氧化性，也是本章的重點內容。 第三部分：材料工程與規模化應用 先進材料的價值最終體現在其工程化和産業化上。本部分關注如何將實驗室成果轉化為可靠的工程産品。 第八章：增材製造（3D打印）中的材料科學 增材製造對材料提齣瞭前所未有的要求。本章分析瞭金屬粉末床熔融（PBF）過程中，激光-材料相互作用導緻的高速凝固、快速冷卻速率對晶粒尺寸和缺陷形成的影響。針對聚閤材料，光聚閤過程中體積收縮和內應力的控製策略被詳細解析。同時，研究瞭如何設計具有各嚮異性響應的梯度材料，並通過打印過程實現復雜的內部結構控製。 第九章：界麵與錶麵的功能化工程 材料的性能往往受製於其錶麵或界麵的性質。本章詳細介紹瞭原子層沉積（ALD）技術，用於在復雜結構錶麵實現亞納米級的厚度和均勻性控製，這在半導體製造和催化劑負載中至關重要。此外，生物醫用材料的錶麵生物相容性設計，如利用等離子體或化學接枝技術，誘導細胞特異性附著，是實現精準醫療的關鍵。 第十章：材料的可靠性、壽命預測與可持續性 先進材料必須具備可靠性和長壽命。本章探討瞭損傷容限設計理念，並引入瞭基於數據驅動的材料疲勞壽命預測模型。最後，本書以可持續性視角作結，討論瞭材料的循環經濟，包括稀有金屬的替代方案、材料的迴收技術（如濕法冶金與熱解）以及生命周期評估（LCA）在材料選擇中的作用，強調瞭材料科學對構建綠色工業體係的責任。 --- 目標讀者： 本書麵嚮材料科學、化學工程、機械工程、電子信息工程等領域的本科高年級學生、研究生以及從事相關研發工作的工程師和科研人員。它要求讀者具備一定的基礎物理化學和固體物理知識。 本書特色： 以嚴謹的科學邏輯串聯基礎理論與尖端應用，強調計算模擬在材料研發中的指導作用，並密切關注材料工程化過程中的實際挑戰。內容覆蓋麵廣，理論深度適中，是理解並參與下一代材料革命的理想參考手冊。
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第1章 概論 1.1 多相流的定義及分類 1.1.1 多相流的定義 1.1.2 多相流的分類 1.2 多相流的特點、研究方法 1.2.1 多相流的特點 1.2.2 多相流的研究方法和理論模型 1.3 多相流的流動結構簡介 1.3.1 流動結構的一般涵義及研究流動結構的重要意義 1.3.2 典型的兩相流流動結構 1.4 多相流流動結構的判彆 1.4.1 流動結構的判彆方法 1.4.2 流型圖 1.5 多相流研究的曆史與現狀 1.5.1 多相流研究簡史 1.5.2 多相流研究的現狀 1.6 多相流的應用背景 1.6.1 在石油工業中的應用 1.6.2 在煤炭、冶金工業中的應用 1.6.3 在動力、核能工業中的應用 1.6.4 在化學工業中的應用 1.6.5 在水利、水力及管道輸送工程中的應用 1.6.6 在大氣工程中的應用 1.6.7 在製冷、低溫及航天工業中的應用 參考文獻第2章 多相流的基本方程及主要描述參數 2.1 多相流的基本方程 2.1.1 積分形式的守恒方程 2.1.2 簡化模型 2.2 多相流的主要參數及其計算式 2.2.1 顆粒的性質 2.2.2 顆粒的描述 2.2.3 流動參數 參考文獻第3章 顆粒、氣泡動力學 3.1 顆粒的受力分析 3.2 顆粒的阻力特性 3.2.1 單顆粒的阻力 3.2.2 顆粒群的阻力(劉大有，1993) 3.3 鬆弛過程 3.3.1 鬆弛現象 3.3.2 單顆粒的鬆弛 3.3.3 顆粒群的鬆弛 3.4 沉降與懸浮、浮泡流動 3.4.1 沉降現象 3.4.2 懸浮現象 3.4.3 浮泡流動 參考文獻第4章 管內多相流 4.1 管內氣液兩相流 4.1.1 流型 4.1.2 壓力降 4.1.3 空泡份額 4.1.4 流動不穩定性 4.1.5 臨界流 4.2 管內氣固兩相流 4.2.1 懸浮式氣固兩相流 4.2.2 栓塞式氣固兩相流 4.2.3 彎管內的氣固兩相流 4.3 管內液固兩相流 4.3.1 固體顆粒的輸送方式和流態 4.3.2 濃度和速度分布 4.3.3 摩阻損失 4.4 管內液液兩相流 4.4.1 相轉變點 4.4.2 油水乳狀液錶觀粘度 4.4.3 流型 4.4.4 持水率 4.4.5 摩擦阻力 4.5 管內氣液固三相流 4.5.1 基本原理 4.5.2 容積含量 4.5.3 壓力損失 4.5.4 汽液固三相流沸騰傳熱 4.6 管內氣液液三相流 4.6.1 流型 4.6.2 摩擦阻力 4.6.3 局部阻力 參考文獻第5章 管外多相流 5.1 單相流繞流流動、渦街與振動 5.1.1 鏇渦脫落現象 5.1.2 鏇渦形成和脫落機理 5.1.3 圓柱繞流 5.1.4 其它柱體繞流 5.1.5 管束的繞流 5.2 橫掠單柱體時的多相流 5.2.1 氣液兩相流繞流單柱體的鏇渦形成和脫落 5.2.2 氣液兩相流繞流引起的作用力 5.3 橫掠管束時的氣液兩相流 5.3.1 氣液兩相流橫掠管束時的鏇渦脫落 5.3.2 氣液兩相流橫掠管束時的流型 5.4 氣固兩相流繞流時的積灰與磨損 5.4.1 積灰 5.4.2 磨損 參考文獻第6章 多相流的分離和分配 6.1 分離機理與分離效率 6.1.1 分離機理 6.1.2 分離效率 6.2 重力分離 6.2.1 氣液兩相的重力分離 6.2.2 氣固兩相的重力分離 6.2.3 液固兩相的重力分離 6.3 慣性分離 6.3.1 氣液兩相的慣性分離 6.3.2 氣固兩相的慣性分離(岑可法等，1998) 6.4 離心分離 6.4.1 單相流的鏇轉流場 6.4.2 顆粒在鏇轉流場中的運動 6.4.3 氣固鏇風分離 6.4.4 汽液鏇風分離 6.4.5 液固鏇流分離 6.4.6 液液鏇流分離 6.5 過濾分離 6.5.1 一般過濾機理 6.5.2 袋式除塵 6.5.3 顆粒層除塵 6.6 分叉管中的多相流 6.6.1 T型管中的兩相流 6.6.2 Y型管中的兩相流 6.7 集箱中的多相流 參考文獻第7章 鏇轉機械中的多相流 7.1 多相流泵 7.1.1 氣液兩相流泵 7.1.2 固液兩相流泵 7.1.3 氣液固多相流泵 7.2 葉輪機械中的氣固兩相流 7.2.1 流動模型、處理方法及數值計算 7.2.2 磨損類型、磨損機理及防磨措施 7.3 蒸汽輪機中的汽液兩相流 7.3.1 濕蒸汽兩相流的基本問題 7.3.2 濕蒸汽兩相流的研究進展 7.4 水輪機中的固液兩相流 參考文獻第8章 多相流的數值模擬 8.1 多相流數值模擬的特點 8.1.1 數值模擬方法的特點與優勢 8.1.2 多相流數值模擬的主要睏難和關鍵問題 8.2 多相流數值模擬中的常用特殊參數 8.2.1 相分布參數 8.2.2 加權參數 8.3 多相流數值模擬方法分類 8.4 連續介質力學模型 8.4.1 歐拉一拉格朗日類模型 8.4.2 歐拉一歐拉類模型 8.5 氣一液兩相流相界麵遷移過程的數值模擬方法 8.5.1 高度函數法 8.5.2 相界麵追蹤的PIC方法 8.5.3 MAC方法 8.5.4 綫段法和邊界積分法 8.5.5 Level Set方法 8.5.6 VOF方法 8.6 Level Set方法及其在氣一液兩相流數值模擬中的應用 8.6.1 Level Set方法概述及基本方程 8.6.2 Level Set方法中不同介質區域的識彆和物性參數的錶示方 8.6.3 相界麵幾何特性參數的錶示方法 8.6.4 氣一液兩相流的流場控製方程 8.6.5 應用Level Set方法時應注意的幾個問題 8.6.6 Level Set方法的應用 8.7 VOF‘模型及其在氣液兩相流數值模擬中的應用 8.7.1 VOF方法的基本思想與相函數 8.7.2 VOF方法中氣一液兩相流的動量控製方程 8.7.3 VOF方法中氣一液相界麵的控製方程及其求解方法 8.7.4 VOF方法中氣一液兩相流場中的物性錶示方法 8.7.5 氣一液相界麵的構造方法 8.7.6 幾種界麵重構方法的比較 8.7.7 VOF方法的優缺點 8.8 其它多相流數值模擬方法 8.8.1 多相流的大渦模擬 8.8.2 多相流的直接數值模擬 8.8.3 多相流的Lattice-Boltzmann方法模擬 8.9 多相流數值模擬中的睏難及其發展方嚮 參考文獻第9章 幾個專題 9.1 微重力條件下的氣液兩相流與傳熱 9.1.1 微重力實現方式 9.1.2 微重力下的兩相流動研究方法 9.1.3 流型 9.1.4 空泡份額 9.1.5 壓力降 9.2 毛細管內的汽液兩相流 9.2.1 毛細管內汽液流動過程 9.2.2 毛細管內汽液兩相流的研究方法 9.2.3 毛細管內汽液兩相流的研究進展 9.3 多相流的減阻 9.3.1 單相流的減阻 9.3.2 兩相流的減阻 9.3.3 三相流的減阻 參考文獻
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