Advances in Numerical Heat Transfer pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Minkowycz, W. J./ Sparrow, E. M.

出品人:

页数:384

译者:

出版时间:

价格:1439.00元

装帧:

isbn号码:9781420095210

丛书系列:

图书标签:

• 数值传热
• 传热学
• 计算流体力学
• 热传递
• 数值方法
• 工程热物理
• 传热分析
• 有限元
• 边界元
• 热科学

燃点与流转：现代热传递理论与计算方法的新视野 书籍简介 热传递，作为一门古老而又充满活力的物理科学，其重要性贯穿于人类文明的方方面面。从古人钻木取火，到如今飞速发展的航空航天、能源开发、微电子器件冷却，再到医学成像与生物组织加热，热量的产生、传递与控制始终是驱动技术进步与改善生活质量的核心要素。本书《 Advances in Numerical Heat Transfer 》并非对现有热传递知识的简单罗列，而是聚焦于该领域近年来在理论探索与计算方法革新方面取得的突出进展，旨在为广大读者，特别是从事相关研究、设计与工程应用的专业人士，提供一个深入了解和把握前沿动态的平台。 本书的首要目标在于系统梳理和呈现近年来在传热机理理解上的突破。我们深入探讨了在极端工况下，例如超高超音速流动中的复杂热化学耦合效应，以及在微纳米尺度下，量子效应和表面效应如何显著改变经典的热传递定律。这包括对微纳尺度传热的最新研究，例如声子-电子耦合在热电材料中的作用，以及热辐射在极小尺寸器件中的特殊行为。此外，本书还关注了相变传热在新型能源储存与转换设备中的应用，如相变材料（PCM）的微观结构对其潜热吸收与释放效率的影响，以及多相流体中界面动力学对换热性能的制约与优化。对于多孔介质中的传热，我们不仅仅局限于传统的达西定律描述，而是引入了更精细的介观模型，用以解释在非常规流体（如非牛顿流体）流动时，孔隙结构与热扩散之间的复杂相互作用。 在数值方法方面，本书的视角尤为开阔。随着计算能力的飞跃，传统的数值方法已不断被拓展和优化，而新的计算范式也在应运而生。我们详细介绍了高阶精度数值格式的最新发展，尤其是在求解涉及复杂边界、激波以及强非线性耦合方程组时的优势，例如谱方法、有限体积法结合高分辨率格式的应用。本书也重点关注了自适应网格加密技术（Adaptive Mesh Refinement, AMR）在处理具有精细结构或快速变化的传热问题的能力，以及如何通过动态优化计算域的网格分布，在保证精度的同时大幅提升计算效率。 更值得一提的是，本书深入探讨了非结构化网格技术在应对复杂几何外形，如航空发动机内部通道、生物血管网络或复杂制造工艺中的工件形状时的强大适应性。我们不仅梳理了各类非结构化网格生成技术（如四面体网格、六面体网格），还着重分析了在这些网格上实现高精度数值求解的挑战与解决方案。 在机器学习与人工智能在传热领域的应用方面，本书提供了前瞻性的视角。我们探讨了如何利用深度学习模型来加速计算流体力学（CFD）模拟，例如通过学习代理模型（Surrogate Models）来快速预测特定设计参数下的热响应，从而极大地缩短设计迭代周期。此外，书中还展示了如何利用机器学习来识别复杂的传热模式，从大量实验数据或模拟结果中提取出隐藏的物理规律，甚至用于预测材料在极端热应力下的失效行为。这包括对数据驱动的传热模型的介绍，以及如何将物理知识（Physics-Informed Neural Networks, PINNs）嵌入到神经网络中，以解决数据稀疏或物理机制不完全清楚的问题。 本书还特别关注了多物理场耦合的数值模拟。在现代工程应用中，单一物理过程往往难以独立存在。例如，在航空航天领域，气动加热、结构变形以及材料的化学反应往往相互影响。本书详细介绍了如何耦合热、流、固、化学反应等多个物理场，并提出了有效的数值算法来处理这些耦合方程组的求解。这包括流固耦合（FSI）在热应力分析中的应用，以及电热耦合在半导体器件发热与性能退化研究中的重要性。 此外，本书还涵盖了求解特定传热问题的先进数值技术。例如，在辐射传热领域，蒙特卡罗方法（Monte Carlo methods）因其处理复杂几何和介质特性的能力而受到广泛关注，本书对其最新进展进行了深入剖析。对于非稳态传热问题，我们探讨了时间积分方案的最新优化，特别是如何平衡精度与计算稳定性，以应对具有快速瞬态变化的热现象。 在并行计算与高性能计算（HPC）的应用方面，本书阐述了如何将复杂的传热模拟算法高效地部署在多核处理器、GPU集群乃至超级计算机上。这包括对域分解技术、消息传递接口（MPI）、图形处理器（GPU）计算等并行计算策略在传热模拟中的应用实例，以及如何针对不同的硬件架构进行算法优化，以充分发挥计算资源的潜力。 最后，本书还着重于传热模拟在实际工程问题中的应用案例。这些案例涵盖了从微电子器件的散热设计、先进航空发动机的燃烧室热管理、可再生能源设备的优化，到生物医学领域的靶向热疗技术等。这些实际案例的分析，不仅能够加深读者对理论与方法的理解，更能启发读者将所学知识应用于解决现实世界中的挑战。 总而言之，《 Advances in Numerical Heat Transfer 》是一部前沿性、系统性、应用性兼备的著作。它不仅为研究人员提供了探索热传递新领域的理论指导和方法工具，也为工程师们提供了解决复杂热设计难题的有力支撑。本书的读者将能够把握当前传热学计算方法发展的脉搏，洞悉未来研究的方向，并能够有效地运用先进的数值技术来解决日益复杂和严峻的热工程挑战。

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