撞击流反应器-原理和应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:化学工业出版社

作者:赵奕斌

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1996-1

价格:50.00 元

装帧:平装

isbn号码:9787502516741

丛书系列:

图书标签:

• 机械
• 撞击流反应器
• 微反应器
• 化学工程
• 反应工程
• 传质传热
• 流体动力学
• 过程强化
• 催化反应
• 混合
• 化工设备

好的，这是一本关于多相流体动力学与化学反应工程的专业著作的简介，完全不涉及“撞击流反应器”的主题。 --- 书籍名称：《流体动力学与反应器设计中的湍流模型及数值模拟：从基础理论到工业应用》 内容概要 本书是一部专注于湍流现象在复杂流体系统以及化学反应器设计中应用的高级参考专著。它系统地梳理了湍流流动的基本理论框架、主流的数值模拟方法（CFD），以及这些技术如何被应用于优化化工、能源、环境等多个领域中的反应过程和分离设备。全书内容覆盖了从微观尺度的湍流结构到宏观尺度的系统性能预测，旨在为工程研究人员和高级学生提供一个全面且深入的工具箱。 本书的撰写严格遵循科学的逻辑递进，首先奠定坚实的理论基础，随后深入探讨模型的构建与验证，最后通过详尽的工业案例展示先进模拟技术的实际效能。 --- 第一部分：湍流流动的基本理论与数学描述 (The Fundamentals of Turbulent Flow) 本部分是全书的理论基石，旨在为理解后续的建模和模拟工作提供必要的数学和物理背景。 第一章：经典流体力学回顾与湍流的起源 本章从纳维-斯托克斯（Navier-Stokes, N-S）方程出发，详细阐述了湍流的统计特性，包括平均化处理（雷诺平均化）、脉动速度的统计描述、湍流的能量级串理论（Kolmogorov理论）以及湍流中的涡旋结构（涡旋级串、各向异性特征）。重点分析了剪切层、自由剪切流和边界层中的湍流特性差异。 第二章：湍流建模的核心概念 深入探讨雷诺应力模型（Reynolds Stress Model, RSM）的物理意义和数学形式。对比RANS（雷诺平均纳维-斯托克斯）方法与其他非定常方法（如LES和DNS）的优缺点。着重介绍湍流粘度、涡流扩散系数的概念，以及如何通过输运方程来封闭雷诺应力项，强调模型选择对预测准确性的决定性影响。 第三章：大涡模拟（LES）的高级技术 本章专注于非定常模拟方法。详细介绍LES方法的理论基础，包括亚格子尺度（Subgrid-Scale, SGS）模型的选择与修正，如Smagorinsky模型、动态SGS模型等。讨论在处理燃烧和复杂化学反应流动中，LES如何提供比RANS更精细的瞬态信息，尤其是在捕捉非均匀混合和污染物生成方面。 --- 第二部分：数值方法与计算流体力学 (CFD Methodology and Implementation) 本部分将理论模型转化为可执行的数值计算过程，重点关注高效和高精度的求解器设计。 第四章：离散化技术与求解器架构 详细介绍有限体积法（FVM）在处理复杂几何和守恒律方程中的应用。讨论不同插值格式（迎风格式、中心格式）对数值稳定性和精度的影响。重点分析压力-速度耦合算法（如SIMPLE、PISO、Coupled Scheme）在湍流模拟中的收敛特性和计算效率。 第五章：多相流动的数值处理 针对化工过程中的常见多相流（气-液、液-液、固-液），系统介绍三种主流的相态处理方法：欧拉-欧拉模型（Eulerian-Eulerian）、欧拉-拉格朗日模型（Eulerian-Lagrangian）以及相场法（Phase Field）。详细讲解动量和能量传递的界面耦合机制，以及如何处理相间的不平衡态。 第六章：网格生成与高精度模拟 探讨适应湍流模拟需求的高质量网格生成技术，包括边界层处理（$y^+$值的精确控制）和复杂几何（如填充床、管束）的网格划分策略。引入自适应网格加密（Adaptive Mesh Refinement, AMR）技术在局部高梯度区域优化计算资源的策略。 --- 第三部分：反应工程中的应用与优化 (Applications in Reaction Engineering and Optimization) 本部分将前两部分的理论与技术应用于实际的反应器和分离过程的工程设计与优化。 第七章：多孔介质内流动与反应 专门探讨固定床反应器（Fixed-Bed Reactors）和催化剂颗粒床层的流动特性。分析宏观尺度（Darcian Flow）和微观尺度（孔隙尺度）模型的耦合方法。讨论催化剂表面反应动力学的嵌入，以及如何利用CFD预测床层中的热点（Hot Spots）和传质限制效应。 第八章：搅拌槽反应器（CSTR）的混合特性分析 聚焦于高粘度流体和快速反应体系中的混合效率评估。使用LES/RANS模型模拟搅拌叶片诱导的复杂流场，量化混合时间（Mixing Time）和宏观混合效率（Macro-mixing）与微观混合效率（Micro-mixing）之间的关系。探讨剪切速率分布对非均相聚合反应的影响。 第九章：燃烧过程的模拟与污染物控制 介绍化学反应建模的框架，包括简化速率化学模型（如有限速率化学模型）和活化能理论。重点模拟复杂燃料（如重油、生物质）的湍流燃烧过程，包括火焰结构、NOx和SOx等污染物的生成路径和消除技术（如选择性催化还原SCR的反应器设计）。 第十章：分离设备的流场优化：塔器与换热器 将湍流和多相流模拟技术应用于过程设备设计。分析精馏塔、吸收塔内部件（如填料、塔盘）的流体分布均匀性，预测液体雾沫夹带现象（Entrainment）。在换热器设计中，模拟换热面上的二次流和死区形成，指导提高换热效率和防污（Fouling）设计。 --- 结论与展望 本书最后总结了当前计算流体动力学在反应工程领域面临的挑战，如高保真模拟的计算成本、多尺度耦合的难度，并展望了未来在人工智能辅助模型构建、以及新型并行计算架构对复杂反应系统模拟的推动作用。本书旨在成为化工、化学、机械工程等领域从事反应器设计、过程模拟和CFD研究的工程师和研究人员不可或缺的参考手册。

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我最近在梳理我们现有装置的能耗优化方案时，偶然接触到这本书，发现它提供的视角极其独特。它没有纠结于那些已经非常成熟的标准操作规程，而是将大量的篇幅投入到了对反应器“边界条件”的重新审视上。书中关于进料预处理对下游反应效率影响的深入剖析，以及如何通过精细控制反应物混合特性来最小化副反应发生率的论述，为我们找到能耗下降的突破口提供了全新的思路。作者在讨论反应器寿命与维护周期时，引入了基于疲劳累积的模型，这一点在很多传统热力学或动力学书籍中是很少被提及的。这表明作者的视野并不仅限于化学反应本身，而是扩展到了整个设备全生命周期的管理哲学。读完后，我立刻组织了一个内部研讨会，尝试将书中的某些高级流场控制概念应用于我们那台老旧的反应釜的局部改造中。这本书确实能激发人去重新审视那些被视为“理所当然”的设计参数。

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这本书真是让人眼前一亮，尤其是在当前许多技术书籍都偏向于理论堆砌和公式展示的背景下，它以一种非常务实和贴近工程实际的方式，为我们构建了一个清晰的认知框架。我尤其欣赏作者在讲解核心概念时所采用的类比和图示，它们极大地降低了理解复杂反应器设计原理的门槛。在阅读过程中，我感觉自己仿佛跟随一位经验丰富的老工程师在车间里进行实地考察，从基础的流体力学特性分析，到不同操作条件下反应效率的精细调控，每一个环节的阐述都充满了实战的智慧。例如，关于非均相反应体系中传质和反应动力学的耦合分析部分，作者没有仅仅停留在教科书式的推导，而是深入探讨了如何通过优化流场结构来突破传质瓶颈，这一点对于我正在进行的高温氧化项目来说，具有直接的指导意义。书中对不同工况下的稳定性和安全裕度评估也给出了详尽的案例分析，这远超出了我对一本技术专著的预期。整体而言，这是一本既能满足初学者建立理论基础，又能为资深工程师提供深入洞察的优秀参考书。

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初次翻开这本书时，我有些担心它会不会过于偏向于某个特定行业的应用，从而限制了其普适性。然而，接下来的阅读体验完全打消了我的疑虑。作者的叙事逻辑非常严谨，从最基本的能量守恒和质量平衡出发，逐步深入到复杂的非线性过程控制和系统优化。我特别注意到，书中对“过程放大”这一关键挑战的讨论非常透彻。它没有回避在放大过程中常常出现的“放大效应”带来的设计难题，而是系统地梳理了如何通过先进的模拟技术（如CFD的局部网格细化策略）来预测和规避这些问题。这种敢于直面工程痛点的态度，使得全书的论述充满了力量感和可信度。此外，书中对新型催化剂载体设计与反应器构型匹配性的探讨，也展现了作者深厚的跨学科功底。它不仅关注了流体动力学，还精妙地融合了材料科学的最新进展，为未来反应器设计的迭代指明了方向。对于致力于前沿化学工程研究的人员来说，这本书无疑是案头不可或缺的宝典。

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说实话，读这类专业书籍，最怕的就是晦涩难懂，读起来像在啃石头。但这本著作在语言风格上达到了一个很好的平衡点。它在保持学术严谨性的前提下，大量运用了清晰、简洁的表达方式。最让我欣赏的是它对历史脉络的梳理。作者没有把现有的技术视为凭空出现的，而是花了专门的章节来回顾关键理论的演变过程，比如从早期经典的搅拌槽模型到现代高效反应器的发展历程。这种纵向的视野使得读者在学习具体操作方法的同时，也能理解这些方法背后的科学思想是如何逐步完善的。尤其是在讨论新型反应器设计优化时，作者引用了多个跨越数十年的对比案例，这种对比不是简单的罗列数据，而是深入剖析了技术路线选择背后的经济性和环境友好性考量。这种宏观与微观相结合的叙事策略，极大地提升了阅读的连贯性和趣味性，让人有兴趣一口气读完，而不是囫囵吞枣。

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这本书的结构安排堪称教科书级别的典范。它并非简单地按照知识点堆砌，而是遵循了一个从“为什么”到“是什么”再到“如何做”的清晰路径。尤其值得称赞的是，在每一章的末尾，作者都设置了“工程挑战与展望”的小节。这个设计非常贴合工程实践的需求，它没有把知识点停留在理论层面，而是立刻引导读者思考在实际工业界中，这些原理如何落地，以及目前还存在哪些未解决的难题。例如，关于高温高压条件下的热点控制策略，书中不仅给出了理论模型，还详细对比了不同冷却介质的换热效率和经济性分析。这种将理论分析、数值模拟和工程实施紧密结合的处理方式，极大地增强了内容的实用价值。对于指导毕业设计或项目初期方案论证阶段的工作来说，这本书提供的分析框架无疑是高效且可靠的。

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