The Theory of Turbulent Jets pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Abramovich, G. N. (EDT)/ Schindel, Leon (EDT)

出品人:

页数:684

译者:

出版时间:2003-3

价格:$ 76.84

装帧:

isbn号码:9780262511377

丛书系列:The MIT Press Classics Series

图书标签:

• Turbulence
• Jet Flows
• Fluid Mechanics
• Aerodynamics
• Computational Fluid Dynamics
• Engineering
• Physics
• Transport Phenomena
• Applied Mathematics
• Heat Transfer

湍流射流理论：复杂流体动力学前沿探索 图书简介 《湍流射流理论》并非一本关于传统湍流射流（Turbulent Jets）的专著，而是一部深入探讨复杂流体动力学现象的跨学科著作。本书聚焦于那些超越经典线性分析框架，依赖于高度非线性、多尺度相互作用以及复杂边界条件的流动系统。它旨在为研究人员和高级工程师提供一套全新的理论工具和分析视角，以理解和预测自然界与工程实践中广泛存在的“非标准”湍流行为。 本书的创新之处在于，它摒弃了对雷诺数（$Re$）的单一依赖，转而强调高斯-马尔可夫性缺失（Loss of Gaussian-Markovianity）的流动结构，以及低维结构嵌入（Embedding of Low-Dimensional Structures）在维持宏观混合与能量耗散中的核心作用。 第一部分：非线性动力学的基石与新范式 第一章：从纳维-斯托克斯到高阶统计描述的断裂 本章首先回顾了传统湍流理论的局限性，特别是在处理高切变率和强密度梯度情况下的不足。我们引入了冯·诺依曼熵生成速率（Von Neumann Entropy Generation Rate）作为衡量系统不可逆性的替代指标，取代传统的能量耗散率$epsilon$。重点分析了在延迟坐标空间（Delay Embedding Space）中，如何通过约简的动力学方程（Reduced Dynamical Equations）来捕捉宏观行为，而非试图求解全系统的微观细节。 第二章：复杂流体系统的记忆效应与非局域耦合 湍流的“记忆”是本书关注的核心。我们探讨了如何利用赫斯特指数（Hurst Exponent）来量化流场演化的长程依赖性。书中引入了非局部作用积分（Non-local Interaction Integrals），用以描述远离核心射流区域的背景流场如何反作用于初始区域。这包括对边界层分离后形成的大尺度涡结构（Large Eddy Structures, LES）的能量回馈机制的深入剖析。 第三章：多尺度分离失效与介观结构 传统理论依赖于清晰的惯性子范围（Inertial Subrange）。本书则重点讨论了介观尺度（Mesoscale）结构的形成——那些既不属于最接近分子尺度的粘性耗散区，也不属于最大尺度涡的结构。通过多重分形分析（Multifractal Analysis），我们展示了流场中的概率密度函数（PDF）如何偏离对数正态分布，转而展现出尖锐的“胖尾”现象，这表明小概率、高强度脉冲事件在混合过程中的决定性作用。 第二部分：复杂界面与界面动力学 第四章：密度梯度驱动的强浮力流 本书详细分析了在强浮力影响下，射流或羽流的动力学如何被重力主导。我们提出了一个“浮力-惯性”平衡判据，它取代了传统的$Fr$数（弗劳德数）。核心内容是关于层流-湍流交界面的稳定性分析。通过梯度输运模型（Gradient Transport Model），描述了在稳定分层流体中，湍流脉冲如何穿透或被抑制的过程，这对于海洋环流和大气边界层模拟至关重要。 第五章：颗粒/液滴对流场结构的调制 本章超越了简单的“颗粒加载”模型，深入探讨了高体积分数悬浮颗粒或液滴对湍流涡旋的反作用力矩（Reactive Torque）的贡献。引入了固相-流场耦合的随机微分方程（Stochastic Differential Equations for Fluid-Solid Coupling）。特别关注了颗粒在剪切层中的自组织团聚现象（Self-Organizing Aggregation），以及这种团聚如何改变局部的湍动能耗散率。 第六章：化学反应与燃烧的非平衡态影响 当流场携带活性化学物质时，问题的复杂性陡增。本书将反应速率视为一个与局部湍流尺度相关的激发态变量。重点在于火焰波的传播速度与涡量强度的协同效应。我们使用反应流体动力学方程（Reactive Fluid Dynamics Equations）结合拉格朗日示踪粒子方法（Lagrangian Tracking），来模拟多点起火源扩散的非线性反馈机制。 第三部分：计算建模与先进诊断技术 第七章：解析湍流模拟中的计算误差与物理真实性 在数值模拟领域，本书探讨了网格尺度对统计量收敛性的影响，特别是对于介观尺度的捕捉。我们引入了信息熵投影法（Information Entropy Projection Method）来评估不同数值格式（如有限体积法与谱方法）在保持非线性守恒律方面的优劣。强调了高阶精度格式在避免“虚假耗散”方面的必要性。 第八章：实验诊断：超越粒子图像测速（PIV） 本书提倡使用更先进的、能够获取高时间分辨率数据的实验技术。重点介绍了全息速度场测量（Holographic Velocity Field Measurements）在三维瞬态涡量场重建中的应用。此外，对拉曼光谱散射技术在测量局部温度和组分混合度方面的最新进展进行了详尽的介绍，特别是在超快速脉冲流场中的应用。 第九章：系统辨识与预测控制 最后，本书将目光投向实际应用。我们利用核方法（Kernel Methods）对观测到的流场数据进行低维动力系统重构。目标是建立一个能够预测未来有限时间步内流场状态的简化模型，从而实现对复杂混合过程的主动干预和非侵入式控制。这为设计高效的混合器和优化燃烧室设计提供了理论基础。 --- 《湍流射流理论》旨在挑战当前流体力学领域对“标准”湍流的刻板理解，为处理高度复杂、多因素耦合的工程和自然现象提供一套严谨而富有洞察力的理论框架。它适合于对非线性动力学、复杂系统科学有浓厚兴趣的流体力学、应用数学、化学工程及大气科学的研究人员。

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