化工计算方法

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页数:108
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出版时间:2008-10
价格:18.00元
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isbn号码:9787122036742
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图书标签:
  • 化工计算
  • 数值分析
  • 化学工程
  • 计算方法
  • 高等数学
  • 工程数学
  • 科学计算
  • MATLAB
  • Python
  • 数值模拟
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具体描述

《化工计算方法》包括绪论、非线性方程求根、插值法、曲线拟合,数值微分与积分、常微分方程数值解法、代数方程组数值解法共7章。为方便读者理解和运用书中程序,还以附录形式对MATLAB语言基础作了简单介绍。每章均配有一定数量的包括化工应用在内的习题。《化工计算方法》所附光盘中包括所有例题的程序。化工涉及的计算问题大多较繁杂,运用计算机求解已成为化工专业学生和技术人员必不可少的技能。

化工计算方法:探索化学世界的逻辑与计算 这本《化工计算方法》并非一本简单的堆砌公式或算法的工具书,它更像是一扇窗,引领读者穿越纷繁复杂的化学现象,深入其背后运作的逻辑与计算的精髓。本书致力于为化工领域的学习者、研究者以及从业者提供一套系统而强大的思维框架与实操工具,帮助大家以更为科学、高效的方式理解和解决现实世界中的化工难题。 核心理念:计算思维贯穿始终 化工研究与生产的本质,是理解和操控物质在各种条件下发生的转化与迁移。而计算,正是实现这一目标的最佳语言。本书将“计算思维”这一核心理念渗透到每一个章节,强调将复杂的化学过程抽象化,转化为可计算的模型,再利用数值方法求解,最终得到具有指导意义的结论。这种从“理解”到“量化”再到“预测”的思路,是现代化工科学的基石。 内容聚焦:从基础到前沿的全面覆盖 全书内容紧密围绕化工生产中的核心问题展开,力求做到理论与实践并重,经典与前沿兼顾。 数学基础与数值分析: 在深入探讨化工应用之前,本书首先回归数学的根本。它将详细回顾与化工计算息息相关的微积分、线性代数、微分方程等基础数学知识,并在此基础上,系统讲解数值分析的常用方法,如泰勒展开、插值与拟合、数值积分与微分、方程求根、矩阵运算等。这些章节旨在为读者打下坚实的理论基础,确保读者能够理解后续方法的原理,而非仅仅停留在“套公式”的层面。 化工过程模拟与优化: 这是本书的重头戏。我们将详细介绍如何利用计算方法构建化工过程的数学模型,从单元操作(如蒸馏、吸收、传热、传质)到整个工厂的流程模拟。读者将学习如何使用稳态与动态模拟技术,分析工艺参数对生产效率、产品质量及能耗的影响。在此基础上,本书将引入优化算法,如线性规划、非线性规划、遗传算法等,指导读者如何系统地优化工艺流程,实现节能降耗、提高收率的目标。 计算流体力学(CFD)在化工中的应用: 流体流动、传热传质是化工过程的核心。本书将介绍CFD的基本原理,包括控制方程的建立、离散化方法(如有限体积法、有限差分法)以及数值求解流程。重点将放在CFD在反应器设计、混合器优化、换热器性能分析、管道流动模拟等实际化工问题中的应用案例,展示如何利用CFD技术获得精细的流动和温度场信息,为设备设计和工艺改进提供直观的依据。 分子模拟与量子化学计算: 随着计算能力的提升,分子层面的模拟日益成为化工研究的重要手段。本书将介绍分子动力学(MD)和蒙特卡洛(MC)等方法,展示如何模拟分子间的相互作用,预测材料的宏观性质,如溶解度、粘度、相平衡等。同时,也将触及量子化学计算在催化剂设计、反应机理研究、新材料探索等领域的应用,帮助读者理解微观结构如何决定宏观性能。 数据驱动的化工:机器学习与人工智能: 面对海量的生产数据,如何从中提取有价值的信息?本书将引入机器学习的基本概念,包括监督学习、无监督学习、强化学习等,并重点讲解其在化工领域的应用,如过程故障诊断与预测、产品质量控制、工艺参数优化、新催化剂的筛选等。读者将了解如何利用数据构建预测模型,实现智能化生产。 编程语言与计算工具: 理论的实现离不开强大的工具。本书将以一种开放的态度,介绍如Python、MATLAB等在化工领域广泛使用的编程语言,以及相关的专业软件库(如NumPy, SciPy, Pandas, TensorFlow, PyTorch等)和商业仿真软件(如Aspen Plus, HYSYS等)在实现上述计算方法时的应用。本书并非编程教程,但会提供必要的示例代码和思路,引导读者如何将理论知识转化为可执行的计算程序。 本书的独特价值: 系统性与连贯性: 不同于零散的知识点介绍,本书力求将各个计算方法在化工领域的应用串联起来,形成一个有机的整体,帮助读者建立起完整的化工计算知识体系。 理论与实践的桥梁: 每一章节都将在讲解基本原理后,提供丰富的化工应用案例,展示这些计算方法如何解决实际工程问题,强调理论在实践中的指导作用。 前瞻性与时代感: 紧跟化工领域的发展趋势,将数据驱动、人工智能等新兴技术融入其中,为读者提供面向未来的知识。 培养解决问题的能力: 本书的核心目标是培养读者独立分析和解决化工问题的能力,而不是仅仅掌握现有的方法。通过对计算原理的深入理解,读者可以根据具体问题,灵活运用和创新计算策略。 无论您是化工专业的学生,希望夯实理论基础;还是研究人员,寻求更高效的模拟与优化工具;亦或是工程师,渴望将计算思维应用于生产实践,《化工计算方法》都将是您不可或缺的伙伴,带您领略化学世界中那份逻辑之美与计算之力的无穷魅力。

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读后感

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用户评价

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拿到《化工计算方法》这本书,我的第一感觉就是它非常有分量,无论是从内容深度还是实用性上,都给我带来了极大的期待。我一直觉得,化工领域的进步,很大程度上取决于我们能否更精确、更高效地进行计算和模拟。 我非常希望这本书能够深入探讨数值积分和数值微分的方法。在很多化工问题中,我们都需要对一些物理量进行积分或微分,例如计算反应产物的累积量,或者评估某个参数的变化率。书中如果能详细介绍梯形法则、辛普森法则等数值积分方法,以及如何处理复杂函数的积分,那我将受益匪浅。同样,数值微分在很多动态模拟和灵敏度分析中至关重要,我希望书中能有相关的讲解。 我也特别关注书中关于求解方程组的内容。在化工领域,很多问题最终都可以归结为求解大型的线性或非线性方程组。我希望书中能够系统地介绍各种求解线性方程组的方法,如高斯消元法、LU分解、雅可比迭代法、高斯-赛德尔迭代法等,并分析它们在不同规模和病态方程组下的表现。对于非线性方程组,我期待能够学到牛顿法、拟牛顿法等高效的求解技术,以及如何处理收敛性问题。 此外,本书在“误差分析”和“稳定性分析”方面的内容也让我倍感期待。任何数值计算都伴随着误差,而数值方法的稳定性则是保证计算结果可靠性的关键。我希望书中能够清晰地阐述各种误差的来源,如截断误差、舍入误差,以及如何量化和控制这些误差。同时,对数值方法的稳定性分析,例如Von Neumann稳定性分析,也应该有详细的讲解,帮助我理解不同算法的局限性。 总而言之,《化工计算方法》这本书,对我而言,不仅仅是知识的传授,更是能力的提升。我希望它能够教会我如何选择最适合的计算方法,如何规避潜在的计算陷阱,从而更自信、更高效地解决化工领域中的各种计算难题。

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拿到这本书,我第一反应就是它绝对是那种能让你“熬夜”啃下去的书,而且不是因为内容晦涩难懂,而是因为它太实在了,太能解决问题了。我之前在做一些模拟计算的时候,常常会遇到一些瓶颈,比如模型建立得总是不够精确,或者数值解收敛得特别慢,甚至直接不收敛。这个时候,我就知道自己对底层的计算方法掌握得还不够扎实。 这本书的标题《化工计算方法》就像一个信号灯,告诉我“就是它了”。我期待它能从最基础的数学原理讲起,比如各种数值积分和微分的方法,这些都是构建复杂模型的基石。我希望它能详细讲解如何选择合适的离散化技术,比如有限差分、有限体积,以及在不同几何形状和物理边界条件下的应用。特别是对于那些复杂的、非均匀的网格划分,以及如何处理奇点和不连续性,这些都是实际应用中经常遇到的难点。 我特别关注的是书中关于求解线性方程组和非线性方程组的部分。在化工模拟中,我们经常会遇到由大量方程组成的耦合系统,如何高效、稳定地求解这些方程组,直接关系到模拟的效率和准确性。这本书如果能介绍诸如高斯消元法、LU分解、迭代法(雅可比、高斯-赛德尔、SOR)等经典方法,并分析它们的优缺点和适用范围,那就太有价值了。对于非线性方程组,我希望书中能有关于牛顿迭代法及其变种的深入探讨,以及如何处理全局收敛性和局部收敛性问题。 此外,稳定性分析和误差控制也是非常重要的。一个数值方法,如果不能保证解的稳定性,那么再复杂的模型也形同虚设。我希望能看到书中关于数值方法的稳定性准则,比如Von Neumann稳定性分析,以及如何通过调整步长、精度等参数来控制误差。这些细节的讲解,对于我理解和改进现有的计算程序至关重要。 总之,这本书对我来说,就像一本“武功秘籍”,里面记载着解决化工计算难题的“招式”和“内功心法”。我希望它能够帮助我打通“任督二脉”,在未来的科研和工程实践中,能够游刃有余地运用各种计算方法,攻克一个又一个技术难关。

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在化工的世界里,理论如同星辰大海,而计算方法则是在这片海洋中导航的罗盘。这本书《化工计算方法》的出现,无疑为我提供了指引方向的宝贵工具。 我非常期待书中能够深入讲解“代数方程组的求解”这一关键内容。无论是描述稳态化工过程还是作为瞬态模拟的一部分,我们都不可避免地要面对求解大量的代数方程组。我希望书中能系统地介绍直接法(如高斯消元法、LU分解)和迭代法(如雅可比法、高斯-赛德尔法、SOR法)的原理、优缺点以及在不同规模和病态方程组下的适用性。 同样,我对于书中关于“非线性方程组的求解”的论述充满期待。在化工领域,许多模型都存在非线性关系,例如反应动力学、相平衡等。我希望书中能详细介绍牛顿迭代法及其变种,以及如何处理收敛性问题,比如如何选择合适的初始猜测值,以及如何结合其他方法来提高求解的鲁棒性。 此外,本书在“数值方法在优化设计中的应用”方面的内容也让我倍感兴奋。化工过程的优化是提升效率、降低成本的关键。我希望书中能介绍一些基础的优化算法,如梯度下降法,以及如何将其应用于化工参数的优化,例如反应器温度、压力、原料配比等的优化。 总而言之,《化工计算方法》这本书,对我来说,更像是一本“行动指南”。它将帮助我将抽象的数学概念转化为可操作的计算步骤,让我能够更自信地解决化工领域中遇到的各种计算挑战,从而推动技术的进步和创新。

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这本书的书名直观地表达了它的核心内容,在化工领域,计算方法的掌握是解决实际问题、优化工艺流程、进行科学研究的基石。我一直对如何将复杂的化学工程原理转化为可执行的计算步骤充满兴趣,尤其是当面对那些理论上可行但实际操作中需要大量计算才能实现的场景时。这本书的出现,无疑为我提供了一个系统学习和深入理解这些方法的绝佳机会。 想象一下,当我们设计一个复杂的反应器,需要考虑传热、传质、化学动力学等多个相互作用的因素时,仅仅依靠文字描述和简化的模型是远远不够的。我们需要精确的数值解来预测反应速率、温度分布、产物收率等关键参数。这本书应该会深入探讨如何建立数学模型,选择合适的数值离散化方法,比如有限差分法、有限元法,以及如何处理边界条件和初始条件。我尤其期待书中关于求解大型非线性方程组的讨论,这在模拟复杂的化工过程时是必不可少的。 此外,化工过程的优化也是一个至关重要的课题。例如,如何以最低的成本达到最高的产率?如何在保证安全的前提下最大化设备效率?这些都需要借助各种优化算法,比如梯度下降法、牛顿法、遗传算法等。这本书如果能够详细介绍这些算法在化工领域的应用,并辅以实际算例,那将极大地提升我的工程实践能力。 当然,数据处理和分析也是现代化工计算不可或缺的一部分。随着传感器技术和信息化的发展,大量的实验数据和模拟数据需要被有效地处理和解读。这本书可能还会涉及一些统计学方法、回归分析、机器学习在化工数据分析中的应用,帮助我们从海量数据中提取有价值的信息,指导工艺改进和故障诊断。 总而言之,这本书的出现,填补了我对系统性学习化工计算方法的知识空白。我希望它能够提供扎实的理论基础,丰富多样的算法介绍,以及贴合实际工程需求的案例分析,让我能够自信地应对未来工作中的各种计算挑战,成为一名更优秀的化工工程师。

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我最近在寻找一本能够系统性地梳理化工领域计算方法的书籍,毕竟,在这个日新月异的行业里,没有强大的计算能力,很多前沿的研究和先进的设计理念都难以落地。我注意到《化工计算方法》这本书,它的标题非常明确,直指我所需。 我非常期待这本书能够涵盖从基础数学原理到高级算法的完整体系。例如,我希望它能从最基本的数值逼近和插值方法开始,逐步深入到方程组的求解,包括线性方程组的迭代法和直接法,以及非线性方程组的牛顿法和相关改进算法。这些都是进行任何复杂计算的基础。 在化工领域,微分方程的求解是核心。我希望书中能详细介绍如何使用数值方法来求解常微分方程和偏微分方程,比如欧拉法、龙格-库塔法、有限差分法、有限体积法等。特别是我对处理那些描述复杂物理过程(如流体流动、传热传质、反应动力学)的偏微分方程的数值解法充满好奇。如何有效地离散化这些方程,如何在复杂的几何域上建立网格,以及如何保证数值解的稳定性和收敛性,这些都是我迫切想了解的。 此外,在优化设计方面,我也希望这本书能提供指导。化工过程的优化往往涉及到多变量、多约束的复杂问题,需要借助于各种优化算法。我希望书中能介绍一些常用的优化技术,如线性规划、非线性规划、整数规划,以及一些启发式算法,如遗传算法、粒子群优化等,并说明它们在化工领域的具体应用。 本书的价值在于,它能够将抽象的数学工具转化为解决实际化工问题的利器。我希望它不仅能讲解理论,更能提供丰富的案例,通过实例展示如何应用这些计算方法来解决诸如反应器设计、分离过程模拟、安全评估等实际问题。这样的学习体验,将是极具价值的。

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翻开《化工计算方法》这本书,我脑海中立刻浮现出无数曾经在面对复杂计算难题时,那种束手无策的场景。这本书的出现,对我来说,就像是为我提供了一本“救命稻草”。 我特别期待书中对“插值与逼近”的详细阐述。在化工建模中,我们常常会遇到一些离散的数据点,需要通过插值或逼近来构建连续的函数模型,以便进行后续的计算和分析。书中如果能介绍如拉格朗日插值、牛顿插值、样条插值等经典插值方法,并讨论它们在处理不同类型数据时的优劣,那将非常有价值。同时,对于逼近方法,比如最小二乘法,我希望书中能有深入的讲解,这对于拟合实验数据、建立经验模型至关重要。 另外,我也对书中关于“边界值问题”的求解方法充满了好奇。在很多化工模拟中,我们需要求解的微分方程通常具有边界条件,而非初始条件。例如,在稳态传热问题中,我们需要知道壁面的温度分布。书中如果能详细介绍如何利用数值方法,如有限差分法或有限元法,来有效地处理这些边界值问题,那将极大地提升我解决实际工程问题的能力。 我同样关注书中在“参数优化”方面的论述。在化工生产中,很多参数需要被优化以达到最佳的经济效益和安全性。这本书如果能介绍一些基本的优化算法,如梯度法、牛顿法,或者更高级的随机搜索算法,并结合具体的化工案例进行讲解,那将是非常实用的。我希望能够理解如何根据问题的特性选择合适的优化算法,以及如何设置优化参数以获得可靠的结果。 总而言之,这本书《化工计算方法》对我而言,更像是一本“修炼宝典”。它所包含的知识,将帮助我提升在理论和实践之间的转换能力,让我能够更深入地理解化工过程的内在机理,并能将其转化为可执行的计算方案,从而更好地服务于化工的创新与发展。

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读到《化工计算方法》这本书名,我的脑海中瞬间闪现出无数曾经在解决复杂化工问题时,那些需要借助复杂计算才能实现的场景。这本书的出现,对我来说,简直就是一种“及时雨”。 我非常期待书中对“数值积分”的详细阐述。在化工领域,我们经常需要计算一些物理量的累积效应,例如反应产物的总产量、能量的传递总量等,这些都需要通过数值积分来实现。书中如果能详细介绍梯形法则、辛普森法则等经典数值积分方法,并讨论它们在处理不同精度要求和复杂函数积分时的适用性,那将非常有帮助。 我也对书中关于“求解微分方程”的深入讲解充满了好奇。无论是描述动态过程的常微分方程,还是描述空间分布的偏微分方程,它们在化工建模中都扮演着至关重要的角色。我希望书中能详细介绍如何使用欧拉法、龙格-库塔法来求解常微分方程,以及如何利用有限差分法、有限体积法来离散化并求解偏微分方程,并着重讲解如何处理各种边界条件和初始条件。 此外,本书在“误差分析与控制”方面的内容也让我非常期待。任何数值计算都不可避免地会引入误差,理解误差的来源、大小以及如何有效地控制误差,是保证计算结果可靠性的关键。我希望书中能清晰地阐述截断误差、舍入误差等概念,并介绍一些常用的误差评估和控制策略。 总而言之,《化工计算方法》这本书,对我来说,是一本“能力提升器”。它将帮助我更深刻地理解化工原理背后的数学模型,并能够熟练运用各种计算工具来解决实际问题,从而在化工的道路上走得更远。

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作为一名在化工领域摸爬滚打多年的工程师,我深知理论与实践之间的鸿沟有多大,而“计算方法”恰恰是连接这两者的重要桥梁。我曾经花费大量时间去查阅各种资料,试图理解那些抽象的数学公式是如何在实际的化工问题中发挥作用的。这本书的出现,对我而言,简直像在茫茫大海中找到了一座灯塔。 我尤其期待书中对“数值模拟”这一块的深入阐述。在现代化工设计中,数值模拟已经成为不可或缺的工具。从流体动力学(CFD)到传热传质,再到反应器设计,几乎所有重要的化工过程都可以通过数值模拟来优化和预测。这本书如果能系统地介绍各种数值模拟的理论基础,比如如何将连续的偏微分方程转化为离散的代数方程组,如何构建和求解这些方程组,以及如何处理复杂的边界条件和多相流等问题,那将是极大的帮助。 我希望书中能有关于各种常用数值方法的详细解释,例如有限差分法、有限体积法、有限元法等,并分析它们各自的优缺点以及在不同应用场景下的适用性。我特别感兴趣的是如何处理那些不规则形状的几何模型,以及如何选择合适的网格密度和网格类型来保证计算的精度和效率。 此外,书中关于“参数估计”和“优化设计”的内容也让我充满了期待。在化工生产中,很多参数是无法直接测量的,需要通过实验数据进行反向估计,而设备的设计和运行参数的优化更是直接关系到生产的经济效益和安全性。这本书如果能介绍一些经典的参数估计方法,比如最小二乘法、贝叶斯估计,以及一些优化算法,比如梯度下降法、模拟退火法等,并结合化工实例进行讲解,那将是非常实用的。 总的来说,这本书对我来说,不仅仅是一本教材,更是一本“工具书”,它能帮助我解决实际工作中遇到的各种计算难题,提升我的分析和解决问题的能力,让我能够更好地应对日益复杂的化工技术挑战。

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化工领域的计算方法,就像是现代工业的“神经系统”,连接着理论的思考和实际的应用。这本书《化工计算方法》的出现,无疑为我提供了一个系统学习和掌握这些“神经语言”的绝佳机会。 我特别期待书中能够详细介绍“数值求解常微分方程”的内容。在描述许多化工过程时,我们常常会遇到常微分方程组,例如反应动力学方程、物料衡算方程等。书中如果能深入讲解如欧拉法、改进欧拉法、龙格-库塔法等不同阶数的数值求解方法,并分析它们的精度、稳定性和计算成本,那将极大地提升我理解和模拟动态过程的能力。 我也对书中关于“求解偏微分方程”的讨论充满了兴趣。化工中的传热、传质、流体流动等现象,往往需要用偏微分方程来描述。我希望书中能重点介绍有限差分法、有限体积法、有限元法等常用数值离散技术,并说明它们在不同几何形状和边界条件下的适用性。特别是如何构建和求解这些大型稀疏方程组,以及如何处理复杂物理现象(如湍流、多相流)的数值模拟,是我想深入了解的。 此外,书中在“数据拟合与回归分析”方面的内容也让我充满期待。在化工研究和生产中,我们常常需要从实验数据中提取规律,建立数学模型。我希望书中能介绍一些经典的回归分析方法,如线性回归、多项式回归,以及如何评估模型的拟合优度。 总而言之,《化工计算方法》这本书,对我而言,是一次“知识的洗礼”。它将帮助我更扎实地掌握计算方法,更清晰地理解化工过程的数学本质,并能更有效地将理论知识转化为解决实际工程问题的能力。

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在化工领域,数学工具的灵活运用是解决一切问题的基础。这本书《化工计算方法》的出现,如同为我打开了一扇通往更深层次理解化工世界的大门。 我非常期待书中对于“矩阵计算”的深入讲解。在很多化工模拟中,我们最终都需要处理大量的矩阵运算,无论是求解线性方程组,还是进行傅里叶变换等。我希望书中能详细介绍各种矩阵分解方法,如LU分解、QR分解、Cholesky分解,以及它们在求解大规模线性方程组时的效率和稳定性。同时,对特征值和特征向量的计算,以及它们在模态分析、稳定性分析等方面的应用,也希望能有详细的介绍。 我也对书中关于“时间积分”方法的讨论充满期待。很多化工过程都是动态的,需要求解常微分方程来描述其随时间的变化。书中如果能系统地介绍欧拉法、改进欧拉法、四阶龙格-库塔法等经典的时间积分方法,并分析它们的精度、稳定性和计算效率,那将非常有帮助。我希望能理解如何在不同工况下选择最合适的时间积分方法,以保证模拟结果的准确性。 此外,本书在“敏感性分析”和“不确定性量化”方面的内容也让我倍感期待。在化工设计和运行中,了解输入参数的变化对输出结果的影响至关重要,这有助于我们更好地评估风险和做出决策。我希望书中能介绍一些进行敏感性分析的常用方法,如全因子设计、蒙特卡洛模拟,以及如何量化模型的不确定性。 总之,《化工计算方法》这本书,对我来说,不仅仅是一本技术手册,更是一本“思维指南”。它将帮助我建立更严谨的科学思维,更系统地分析问题,并最终能够将复杂的化工问题转化为可计算、可优化的模型。

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