袋式除尘技术手册 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:399

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出版时间:2010-5

价格:88.00元

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isbn号码:9787111289586

丛书系列:

图书标签:

• 除尘技术
• 袋式除尘
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• 除尘设备
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• 节能减排
• 环境保护
• 工程技术

《高压空气动力学与湍流建模实用指南》图书简介 聚焦前沿，构建理论与实践的坚实桥梁 本书《高压空气动力学与湍流建模实用指南》并非传统意义上的工程手册，它深入探究了空气动力学在极端条件下的复杂行为，并重点阐述了如何利用现代计算流体力学（CFD）工具对高超声速、高密度比环境中的湍流现象进行精确、高效的建模。本书的撰写目的，在于为航空航天工程师、流体力学研究人员以及需要处理复杂气动问题的工业设计师，提供一套既具备深厚理论基础，又充满可操作性实践指导的知识体系。 第一部分：高压与高焓流动的基本理论 本部分奠定了理解高压气动现象的理论基石。我们不局限于亚声速或跨声速的经典概念，而是将重点放在速度极高（马赫数大于5，或存在激波与边界层强烈相互作用）以及压力梯度急剧变化时的物理特性。 第一章：高压环境下的流体动力学基础 本章详细剖析了在极高压强下，气体组分、分子间作用力以及非理想气体效应如何显著改变流体的基本假设。我们将探讨范德华方程在描述高密度气体行为方面的适用性，并引入真实气体效应（Real Gas Effects）的概念，特别是高焓条件下化学反应（如离解和再化合）对当地热力学状态和激波结构的影响。内容涵盖了化学平衡态、冻结流模型及其在再入飞行器热防护系统设计中的应用。 第二章：激波的非线性理论与结构分析 激波是高压、高超声速流场的核心特征。本章超越了简单的斜激波或正激波的等熵或绝热模型，深入探讨了多重激波的相互作用，例如马赫反射的复杂拓扑结构。特别关注了激波与湍流边界层相互作用（Shock Wave Boundary Layer Interaction, SWBLI）的非线性机制。SWBLI常常导致局部压力和热流密度出现难以预测的峰值，本书通过解析方法和高分辨率数值模拟的结果，揭示了分离泡的形成、再附着过程中的能量耗散机制，并提供了评估这些峰值载荷的实用准则。 第三章：热力学非平衡态与传热学挑战 在高压高速流动中，空气分子与壁面之间的能量交换速率变得至关重要。本章详细讨论了气体分子动理学理论在高压、低密度比（例如真空环境下的高压喷射）情景下的局限性。重点分析了辐射传热、对流传热的耦合作用，尤其关注了高温气体（超过3000K）产生的辐射对壁面冷却需求的影响。此外，还收录了针对新型陶瓷基复合材料（CMC）在极端热流密度下的传热模型验证数据。 第二部分：先进湍流建模技术与数值实现 本部分是本书的核心技术环节，旨在解决传统雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）模型在高压非定常流动预测中的不足，并引入了更精细的模拟方法。 第四章：湍流模型的演进与局限性辨析 本章系统回顾了湍流模型的发展历程，从零方程模型到二方程模型（如 $k-epsilon$, $k-omega$ SST）。随后，重点分析了这些模型在高压剪切流、曲率效应显著区域以及近壁面处理上的固有缺陷。我们提出了针对高密度梯度区域湍流粘度的修正因子，这些因子基于大量的实验数据校准，旨在提高RANS模型在特定复杂工程问题中的预测精度。 第五章：大涡模拟（LES）在复杂流场中的应用 对于需要捕捉瞬态大尺度涡结构的关键应用（如涡流分离、射流混合），LES是不可或缺的工具。本章详细介绍了亚格子尺度（Subgrid Scale, SGS）模型的选择与优化，特别是对于高压非等熵流场，需要考虑如何处理SGS模型对能量耗散项的偏差。书中提供了不同SGS模型（如动态模型、混合模型）在标准高速喷流中的性能对比，并给出了网格分辨率对预测精度的敏感性分析。 第六章：直接数值模拟（DNS）的计算资源优化与后处理 尽管DNS在计算成本上极为昂贵，但它仍是建立高保真湍流基准数据的唯一途径。本章侧重于如何有效地设置和运行高压、高雷诺数DNS。内容涵盖了高效的边界条件处理（如周期性边界与固壁边界的耦合）、并行计算策略（MPI/OpenMP的优化配置），以及如何从海量DNS数据中提取有意义的统计量，如湍流脉动、九七项（九阶矩的七个项）和壁面湍流谱分析。 第七章：密度基与压力基求解器的选择与耦合 在CFD求解器层面，本书比较了针对高压环境优化的数值格式。对于高度可压缩（低马赫数）问题，密度基（Density-based）求解器因其在处理激波方面的固有优势而受到推崇。本章详细阐述了基于特征化方程的求解器（如Roe, AUSM系列）在高压环境下的稳定性提升技术，如人工粘性参数的精确选择。同时，探讨了在处理低速高密度区域（如进气道入口或扩散器）时，如何平滑地从压力基方法过渡到密度基方法，以避免数值振荡。 第三部分：工程实践、数据验证与未来展望 本部分将理论和数值方法与实际工程验证相结合，为读者提供了一条从模型到产品的清晰路径。 第八章：实验数据与数值结果的对比验证（Verification & Validation, V&V） 高质量的实验数据是评估数值模型可靠性的黄金标准。本章着重介绍了用于高压流动的先进实验技术，包括高分辨率PIV（粒子图像测速）在强压缩区域的应用、激光诱导荧光（LIF）对组分混合度的测量，以及压力敏感型薄膜（PSP）在壁面热流密度测绘中的应用。书中提供了多个国际标准算例（如Busemann冲管、二维斜激波反射）的V&V案例分析，明确指出了模型在哪些物理条件下失效。 第九章：特定工程应用案例分析 本章选取了三个具有代表性的高压空气动力学应用场景进行深入剖析： 1. 高超声速飞行器（HIFiRE/Waverider）的气动外形优化： 关注如何利用LES评估复杂几何对激波的聚焦效应，以及如何设计主动或被动控制系统来抑制分离泡。 2. 高压脉冲爆震发动机（PDE）的流场耦合： 分析爆震波传播与周围高压气体的相互作用，重点是瞬态压力载荷的预测。 3. 深空探测器气动减速： 探讨高稀薄度、高焓态下的复杂界面流动（Gas-Surface Interaction），以及如何应用非平衡流动的DNS/LES结果来指导气动减速设计。 第十章：面向未来：AI辅助与高保真数据驱动建模 展望未来，本章探讨了机器学习（ML）如何集成到CFD流程中。这包括利用神经网络来加速SGS模型评估、在稀疏数据集中重建高保真湍流脉动，以及利用自动编码器从DNS数据中提取低阶模态以实现快速代理模型（Surrogate Models）。本书最后强调，未来的高压空气动力学研究将依赖于实验、高保真模拟和数据科学的深度融合。 --- 本书特色： 深度与广度兼备： 理论推导严谨，同时大量引入最新的CFD技术和工程案例。 面向实践： 提供了大量的模型参数选择指南和网格收敛性判据。 高分辨率图表： 包含大量由高精度数值模拟生成的流场结构图和对比曲线，便于读者直观理解复杂物理现象。 针对性强： 专注于高马赫数、高压比、真实气体效应等经典教材较少深入探讨的领域。

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