温差剪切分层流运动特性试验与数值模拟

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页数:163
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出版时间:2008-4
价格:30.00元
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isbn号码:9787030203281
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图书标签:
  • 模拟
  • 温差流
  • 剪切分层
  • 湍流
  • 数值模拟
  • 流体动力学
  • 热力学
  • 试验研究
  • 边界层
  • 传热学
  • CFD
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具体描述

《温差剪切分层流运动特性试验与数值模拟》主要内容:分层流研究是环境水力学的一个重要研究分支,《温差剪切分层流运动特性试验与数值模拟》介绍了温差剪切分层流运动特性试验及数值模拟方面的研究成果。内容涉及直段水槽、不同弯段水槽温差剪切分层流流速、温度、湍流动能和雷诺应力的变化规律,分析了弯段温差剪切分层流的横断面环流结构、掺混特性和稳定性等。同时也介绍了直段水槽、弯段分层流的数值模拟,以及针对实际天然河道不规则边界情形的正交曲线坐标下的三维代数应力数学模型。

《温差剪切分层流运动特性试验与数值模拟》可供从事水利、环境保护、市政、能源等领域的科研与设计人员阅读,亦可作为大专院校、相关专业的高校教师、研究生的参考用书。

好的,这是一份根据您的要求撰写的图书简介,内容聚焦于热力学、流体力学、材料科学和数值模拟等相关领域,但完全避开了您提到的《温差剪切分层流运动特性试验与数值模拟》的具体内容。 --- 图书名称: 《复杂介质中的多场耦合与界面现象研究》 内容提要: 本书深入探讨了在复杂多尺度体系中,热力学、流体力学、电磁学以及材料结构变化等多物理场相互作用所产生的界面现象及其动力学行为。全书结构严谨,理论推导与实验观察相结合,旨在为研究人员和工程技术人员提供一个理解和预测复杂系统行为的综合性框架。 第一部分:热-流体相互作用的基础理论 本书开篇系统回顾了能量、动量和质量在多相介质中传输的基本原理。重点阐述了扩散、对流和辐射在不同温度梯度和压力梯度下的耦合效应。内容涵盖了非均匀热场对流体运动的诱导机制,特别是当温度差异达到一定阈值时,流体宏观特性的非线性变化。 我们详细分析了热边界层与流场之间的相互依赖关系。通过对能量方程和动量方程的耦合求解,揭示了热力学不平衡状态下,界面附近流体速度场的精细结构。引入了局域热力学平衡(LTE)和非平衡态热力学(NTE)的理论框架,用以描述跨越界面时的能量传递过程。 第二部分:界面结构的演化与稳定性分析 复杂介质中的界面并非静止不变,其形态和演化直接影响着宏观传输效率。本部分聚焦于界面失稳机制的研究,特别是当外部激励(如温度梯度或剪切应力)作用于界面时,界面如何从光滑状态过渡到起伏、振荡乃至破碎的过程。 研究内容包括经典Rayleigh-Taylor不稳定性和Marangoni效应的拓展应用。我们利用线性稳定性理论对界面演化速率进行了量化分析,并结合非线性动力学理论,探讨了界面湍流的产生与维持机制。特别关注了具有相变或化学反应的界面,阐述了相变潜热和反应热在维持界面结构动态平衡中的作用。 第三部分:先进材料中的微观尺度机制 复杂介质的研究离不开对材料本征属性的深入理解。本部分将视角聚焦于多孔介质、颗粒悬浮液以及高分子溶液等非牛顿流体。在这些介质中,宏观流动规律受到微观颗粒排列、孔隙结构和分子间作用力的显著影响。 详细讨论了流体在约束空间(如多孔结构)中的流动阻力,引入了修正的Darcy定律和Brinkman方程,以更准确地描述粘性力和惯性力在微观尺度上的平衡。对于颗粒悬浮体系,重点分析了颗粒沉降、团聚与重排对整体流场的影响,以及温度变化对颗粒表面电荷和相互作用力的调制作用。 第四部分:多场耦合的数值模拟方法 为验证理论模型和实验观察,本书提供了一套成熟的数值模拟方法体系。我们侧重于求解强耦合、多物理场问题的计算流体力学(CFD)技术。 1. 有限体积法与有限元法的应用: 针对不同几何复杂度的边界条件,对比了有限体积法(FVM)和有限元法(FEM)在处理对流项和梯度项时的优势与局限性。重点讨论了处理界面自由边界(如Level Set法和Volume of Fluid (VOF)方法)的稳定性与精度。 2. 求解器与离散化策略: 阐述了针对非线性方程组的迭代求解策略,例如SIMPLE算法的变体以及时间推进方法的选择。对于高精度要求的区域,如界面附近,采用了高阶空间离散格式,并探讨了如何确保数值解的物理合理性。 3. 耦合算法与并行计算: 详细介绍了将热力学模块、流体力学模块和固体变形模块(如涉及流固耦合时)进行信息交换的耦合算法,包括单向、双向和完全隐式耦合方案。最后,给出了在高性能计算平台(HPC)上实现大规模并行模拟的关键技术要点,确保计算效率与模型精度同步提升。 结论与展望: 本书整合了从基本物理定律到复杂工程应用的全链条研究方法。通过对多场耦合与界面现象的系统研究,为解决能源转换、环境污染控制、生物医学工程中的关键传输问题提供了坚实的理论基础和可靠的计算工具。未来的研究方向将着重于多尺度耦合的自动化建模和极端条件下的材料响应预测。 关键词: 多场耦合;界面动力学;非牛顿流体;数值模拟;热力学传输;流固耦合;计算流体力学。

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这本书的标题,首先就吸引了我作为一名对流体力学有浓厚兴趣的读者的目光。“温差”作为流体运动的内在驱动力之一,其引起的密度变化是研究的重点。“剪切”则暗示着流体层之间的相互作用,这种力的叠加往往会产生复杂的动力学行为。“分层流”则指出了流体并非均匀混合,而是具有明显的层状结构,这在许多实际工程问题中都非常常见。因此,深入研究“温差剪切分层流”的“运动特性”,具有重要的理论和实践意义。我非常期待书中能够详细介绍作者是如何从基础理论出发,建立起描述这种复杂流动的数学模型,并且是如何分析其速度场、温度场以及能量耗散等关键特性的。特别是“试验”和“数值模拟”的结合,这体现了科学研究的严谨性和全面性。我非常想了解作者是如何设计实验的,采用了哪些先进的测量技术来捕捉流体的微观运动,以及如何精确控制实验参数。在数值模拟方面,我期待作者能够分享他们所采用的数值方法、算法,以及如何对模拟结果进行验证和评估。这本书的出现,无疑为我们提供了一个深入理解和预测这类复杂流体行为的有力工具,对于相关的工程设计和科学研究都有着重要的价值。

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当我拿到这本书的时候,最吸引我的就是它聚焦于“温差剪切分层流”这样一个具体而又极具研究价值的物理现象。我一直对流体内部的能量和动量传递过程非常感兴趣,而温差正是导致流体密度变化,进而引发流动的主要原因之一。同时,“剪切”则意味着流体层之间存在相对运动,这种相互作用往往会产生复杂的动力学行为。我非常好奇作者是如何从理论上推导出描述这种流动的数学模型,并且如何分析其“运动特性”的。书中对“运动特性”的深入探讨,我想必然会包含对速度场、温度场以及压力场之间相互作用的详尽分析,甚至可能涉及到一些能量转化和耗散机制的揭示。特别是“试验”和“数值模拟”相结合的研究方法,这正是现代科学研究的精髓。我非常期待看到作者是如何设计和进行具体的实验,如何精确控制温差和剪切条件,并使用何种先进的测量技术来捕捉流体的动态行为。同时,对于数值模拟部分,我希望作者能够分享他们是如何选择合适的数值方法,例如有限差分、有限体积或有限元方法,以及如何对模型进行验证和误差分析。这本书的价值,不仅在于它对这一特定流体现象的深入研究,更在于它所提供的一种严谨的科研思路和方法论,对于我今后的学习和研究有着重要的启示作用。

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这本书的封面设计就透着一股严谨的气息,深邃的蓝色背景,配合着简洁有力的标题,一下子就抓住了我的眼球。我一直对流体力学中的一些复杂现象很感兴趣,尤其是当涉及到温差这个关键因素时。温差引起的密度变化,自然而然地会导致流体内部产生不均匀的力和运动,而“剪切”这个词又暗示着边界层的存在,这种多重耦合的物理过程,往往是科学研究中最具挑战性的部分。我期待这本书能够深入浅出地解析温差剪切分层流的形成机制,例如,在自然界中,海洋中的洋流,大气层中的风场,甚至地幔中的岩浆流动,都可能存在类似的现象。这些宏观尺度的运动,其根本原理可能就隐藏在微观的流体力学方程之中。我希望作者能够从最基本的物理原理出发,一步步构建起温差剪切分层流的理论框架,并且在描述过程中,不会过多地堆砌晦涩难懂的数学公式,而是能够用清晰的语言,配合恰当的比喻和图示,来帮助读者理解其中的逻辑。特别是“运动特性”这个关键词,它直接点出了本书的核心内容,我非常想知道作者是如何定义和量化这些特性的,是通过速度分布、涡旋结构、能量耗散,还是其他更深层次的指标?而且,当提到“试验”和“数值模拟”时,我看到了本书的科学严谨性,这不仅是对理论研究的验证,更是对实际问题的解决提供了一种可行的方法。我很好奇作者是如何设计实验的,所采用的测量手段有哪些,以及数值模拟所使用的模型和算法是否具有创新性。总而言之,这本书在我心中已经勾勒出了一幅关于复杂流体运动的宏伟图景,充满了科学探索的魅力。

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当我看到这本书的标题——“温差剪切分层流运动特性试验与数值模拟”——时,我的脑海中立刻浮现出许多相关的科学问题。温差是流体力学中一个非常重要的因素,它可以引起密度的变化,从而产生浮力,驱动流体的运动。而“剪切”则暗示着流体层之间的相对滑动,这在很多实际场景中都存在,例如管道内的流动,或者大气和海洋中的洋流。当这两者结合,形成“分层流”时,其动力学特性无疑会变得异常复杂。我非常想知道作者是如何定义和刻画这种“运动特性”的。这是否包括了速度分布的规律,温度梯度的影响,涡旋结构的形成与演化,以及能量的传输和耗散等?书中提及“试验”和“数值模拟”,这表明作者采用的是一种结合理论、实验和计算的综合研究方法,我非常期待看到具体的细节。例如,在试验部分,作者是如何搭建实验装置,如何精确控制温差和剪切速率,以及使用了哪些先进的测量技术来获取流场数据。在数值模拟部分,作者又会采用哪些数值方法,如何进行网格划分和边界条件设置,以及如何验证模拟结果的可靠性。这本书的出版,对于那些从事相关领域研究的学者和工程师来说,无疑将是一份宝贵的参考资料,能够帮助我们更深入地理解和预测这类复杂流体的行为。

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当我翻开这本书,立刻就被其严谨的学术风格所吸引。作为一名对流体力学领域有一定了解的读者,我深知“温差”和“剪切”这两个词汇的组合,往往意味着一个充满挑战的研究方向。温差导致的密度变化是流体运动的内在驱动力之一,而剪切力则常常出现在流体与固体壁面接触,或者不同层流体相互滑动的地方。当这两者叠加,形成“温差剪切分层流”时,其动力学特性必然会变得异常复杂。我非常好奇作者是如何从基础的纳维-斯托克斯方程出发,推导出适用于这种特定流动的控制方程的,并且是如何处理其中的非线性项和耦合效应的。书中对“运动特性”的探讨,我想应该会涉及速度场、温度场、压力场之间的相互作用,以及可能出现的各种不稳定现象,比如对流、涡旋的生成与演化等等。特别是“试验”部分,我非常期待作者能够详细介绍其实验装置的设计理念,如何精确控制温差和剪切速率,以及采用的测量手段,是否能捕捉到微观尺度的流动细节。另外,“数值模拟”是现代流体力学研究不可或缺的工具,我希望作者能够分享他们在数值模型选择、离散格式、网格技术以及并行计算等方面的经验,并且能够详细阐述模拟结果与实验数据之间的比对和验证过程。这本书的出现,无疑为我们理解和预测这类复杂流体行为提供了宝贵的参考,对于相关的工程设计和科学研究都具有重要的理论和实践意义。

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这本书的封面和标题就透露出一种高度专业化的学术气息。我对流体在受到多重因素耦合作用下的行为一直充满好奇,而“温差剪切分层流”恰恰是这样一个典型的例子。温差引起的密度梯度是驱动流体运动的重要因素,而剪切应力则常常发生在流体界面或者边界层附近。我非常期待这本书能够深入剖析这两种因素是如何相互作用,从而形成复杂的“分层流”运动。特别是“运动特性”的定义和分析,这对我来说是关键。我希望作者能够清晰地阐述,在这样的流体体系中,速度分布、温度分布、涡旋结构以及能量传递等方面会展现出哪些独特的规律。书中提到“试验”和“数值模拟”,这让我看到了研究的严谨性和全面性。我非常想知道作者是如何设计他们的实验的,使用了哪些先进的测量设备来捕捉流体的细微变化,并且在数值模拟方面,他们采用了怎样的数值模型和求解算法,以及如何验证模拟结果的准确性。这本书的内容,在我看来,不仅是对基础科学问题的探索,也可能对解决实际工程问题,例如管道输送、换热设备设计,甚至是一些地球物理现象的研究,提供重要的理论指导和技术参考。

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我拿到这本书时,就被其标题中“温差剪切分层流”所吸引。这几个关键词组合在一起,立刻勾勒出一种充满复杂性和研究价值的物理场景。温差的存在必然导致流体密度的变化,进而引发运动。而“剪切”则意味着流体层之间存在相对运动,这种相互作用往往会产生能量耗散和动量传递。我非常期待书中能够详细阐述,在温差和剪切力共同作用下,“分层流”的“运动特性”是如何表现出来的。这是否包括了速度分布的非线性变化,温度分布的复杂梯度,以及可能出现的各种不稳定现象,例如湍流的产生和演化?“试验”和“数值模拟”的结合,更是凸显了这本书的科学严谨性。我非常希望看到作者是如何设计实验来验证他们的理论模型的,例如,他们可能采用了哪些先进的测量技术来捕捉流场的细节,以及如何精确地控制实验参数。在数值模拟方面,我期待作者能够分享他们所使用的数值方法、网格划分技术以及边界条件的处理方式,并且详细解释他们是如何进行模型验证和误差分析的。这本书的内容,对于我理解和解决在工程实践中遇到的复杂流体问题,例如管道输送、热交换器设计,甚至是一些地球物理现象的研究,都将具有重要的参考意义。

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这本书的标题就直击了我一直以来对流体物理学中一些复杂现象的兴趣点。“温差”本身就能引发密度变化,从而产生对流等运动。“剪切”则意味着流体层之间存在速度梯度,这种力学上的作用同样能影响流体的行为。当这两个因素叠加,并在“分层流”的背景下进行研究时,其复杂性和研究价值就显而易见了。我特别好奇作者是如何从理论层面剖析温差和剪切力如何共同作用,进而影响流体的“运动特性”的。这些特性可能包括了流体的宏观形态,例如层状结构的稳定性,微观层面的涡旋动力学,以及能量的传递和转化过程。我期待书中能够提供详细的理论推导和分析,帮助我理解这些复杂的物理过程。同时,“试验”和“数值模拟”的结合,更是让我看到了研究的严谨性和全面性。我希望能在这本书中找到关于实验设计的详细描述,例如如何精确控制温差和剪切速率,以及使用了哪些先进的测量技术。在数值模拟方面,我期待作者能够分享他们所采用的数值模型、算法以及网格划分策略,并详细阐述他们如何验证模拟结果的准确性。这本书的价值,不仅仅在于其对基础科学问题的深入探索,更在于它为我们提供了一个解决复杂工程问题的有力工具。

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这本书的标题让我联想到许多我曾经在科学文献中接触到的案例,例如,在某些工业反应器中,由于温度分布不均,会产生复杂的流体混合和传热过程,而边界层的存在又会显著影响传质效率。而“温差剪切分层流”正是描述了这种带有温度梯度和速度梯度的流体运动状态。我非常期待书中能够详细阐述温差是如何影响流体的稳定性的,是否存在某个临界温差或剪切速率,会导致流体从一种相对平稳的状态转变为湍流,或者产生特定的涡旋结构?“运动特性”这个词汇,我觉得涵盖的范围很广,可能包括流体的宏观运动趋势,例如整体的流动方向和速度分布,也可能包括微观层面的细节,例如速度脉动、湍动能耗散率等。尤其是在“试验”部分,我希望能看到作者是如何通过精心的实验设计,来验证这些理论预测的。他们可能使用了先进的测速技术,比如PIV,来可视化流场,或者使用热敏电阻来精确测量温度分布。而“数值模拟”则为我们提供了一个在计算机中重现这些复杂现象的窗口,我期待作者能够分享他们所采用的数值方法,例如有限体积法或有限元法,以及如何处理求解方程组的算法。这本书的内容,无疑对于理解和优化那些涉及温差和剪切效应的工程过程,例如管道输送、热交换器设计,甚至是一些大气和海洋环 ক্রমাগত研究,都具有重要的参考价值。

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我拿到这本书的时候,首先被它的厚重感所吸引,这通常意味着里面蕴含了相当深入的研究内容。标题中的“分层流”是另一个让我产生浓厚兴趣的词汇。在很多工程应用场景下,流体并非均匀混合,而是存在明显的层状结构,比如在热交换器中,或者在某些化工生产过程中。而“温差”的存在,更是加剧了这种分层的复杂性。想象一下,当不同温度的流体接触时,由于密度的差异,必然会产生一个相互作用的界面,这个界面上的运动状态,以及它如何随着时间推移而演变,是这本书的核心看点。我特别关注“剪切”这个概念,它在流体力学中通常与速度梯度和摩擦力有关,当温差引起的密度梯度与速度梯度叠加时,会产生多么奇特的流动现象?我希望能在这本书中找到关于这些现象的详细描述,甚至可能是一些反直觉的结论。作者是如何将理论推导与实验观测结合起来的?我猜想,在试验部分,作者很可能通过精心设计的实验装置,在可控的条件下,模拟温差剪切分层流的发生,并利用先进的测量技术来捕捉流体的运动细节。例如,粒子图像测速(PIV)技术、激光多普勒测速(LDV)等,都可能在这本书的试验环节中有所应用。而“数值模拟”部分,则意味着作者会运用计算机来重现这些复杂的流体行为,我非常期待看到作者是如何选择数值算法、网格划分以及边界条件的,这些都直接影响着模拟结果的准确性和可靠性。这本书对我来说,不仅是一次学术上的学习,更可能是一次对工程实践中复杂流体问题的深入洞察。

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