Fundamentals of Multiphase Flow pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Cambridge Univ Pr

作者:Brennen, Christopher E.

出品人:

页数:368

译者:

出版时间:2005-4

价格:$ 157.07

装帧:HRD

isbn号码:9780521848046

丛书系列:

图书标签:

Multiphase Flow
Fluid Dynamics
Heat Transfer
Chemical Engineering
Transport Phenomena
Computational Fluid Dynamics
Two-Phase Flow
Gas-Liquid Flow
Flow Boiling
Bubble Dynamics

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具体描述

This 2005 book is targeted to graduate students and researchers at the cutting edge of investigations into the fundamental nature of multiphase flows. It is intended as a reference book for the basic methods used in the treatment of multiphase flows. The subject of multiphase flows encompasses a vast field, a host of different technological contexts, a wide spectrum of different scales, a broad range of engineering disciplines, and a multitude of different analytical approaches. The aim of Fundamentals of Multiphase Flow is to bring much of this fundamental understanding together into one book, presenting a unifying approach to the fundamental ideas of multiphase flows. The book summarizes those fundamental concepts with relevance to a broad spectrum of multiphase flows. It does not pretend to present a comprehensive review of the details of any one multiphase flow or technological context; references to such reviews are included where appropriate.

深入理解流体力学：从宏观到微观的经典教材书名：《高级流体力学原理与应用：湍流、非牛顿流体及复杂系统建模》内容简介本书旨在为流体力学的高级学习者、研究人员和工程师提供一个全面、深入且具有高度实用性的知识体系，重点聚焦于传统层流理论难以涵盖的复杂流动现象，包括湍流动力学、非牛顿流体的本构关系、多孔介质中的渗流，以及涉及界面现象的复杂系统建模。本书内容组织严谨，逻辑清晰，理论推导详实，同时辅以大量实际工程案例分析，力求在理论深度和工程应用之间架起坚实的桥梁。第一部分：湍流理论的精深解析湍流作为流体力学中最具挑战性的前沿领域之一，本书用专章对其进行了深入剖析。我们首先回顾了湍流的基本统计特性，包括雷诺应力、湍流长度尺度和时间尺度，并详细介绍了雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程的推导及其在工程计算中的核心地位。湍流模型体系的全面梳理：本书并未停留在对单一模型的介绍，而是系统地梳理了当前主流湍流模型的发展脉络和适用范围。 1. 两方程模型（$k-epsilon$ 和 $k-omega$ 模型）：对经典的 $k-epsilon$ 模型（标准、重整化组等变体）在处理壁面边界层和自由剪切流方面的优缺点进行了细致的对比和批判性分析。随后，重点阐述了 $k-omega$ 模型（尤其是 SST $k-omega$ 模型）在近壁区流动预测中的优势及其在气动和水动力学中的成功应用案例。 2. 混合RANS/LES方法：针对大涡结构在流动分离和再附着区域的重要性，本书引入了混合方法（如 DES、IDDES）的理论基础。详细解释了混合尺度的概念，以及如何通过切换网格分辨率实现对大尺度涡的直接模拟和对小尺度湍流的代数建模，这是当前高性能计算流体力学（CFD）的核心技术之一。 3. 应力输运模型（Reynolds Stress Model, RSM）：对比 RANS 方程的封闭性问题，我们详细介绍了 RSM 如何通过求解六个雷诺应力分量和湍流粘性系数的输运方程，从而更精确地捕捉各向异性湍流场。RSM 在处理二次流（如拐角流）和非均匀流场中的优势被多组算例所印证。第二部分：非牛顿流体的本构行为与应用在化工、生物医学和食品工程等领域，流体的粘度并非恒定不变。本书专门辟出一章，系统阐述了各种非牛顿流体的流变学特性及其相应的数学模型。流变学基础与模型分类： 1. 粘性行为分类：对剪切变稀（Shear-thinning）、剪切增稠（Shear-thickening）、粘塑性（Bingham Plastic）等典型行为进行了详尽的描述和物理解释。 2. 本构方程的构建：详细介绍了幂律模型（Power-Law）、Cross模型、Carreau模型等在描述不同剪切速率范围内的粘度变化规律。特别是对粘塑性流体，其屈服应力的确定和Casson模型的应用进行了深入探讨。 3. 粘弹性流体：引入了 Maxwell 模型、Oldroyd-B 模型等，解释了流体在动态过程中的应力松弛和延迟效应，这对高分子加工过程中的拉伸和挤出流动至关重要。复杂介质中的流动模拟：本书进一步将非牛顿流体的概念推广到复杂介质中，特别是多孔介质。详细讲解了 Darcy 定律在低速层流渗流中的应用，并扩展到非线性渗透模型，例如在页岩气开采和地下水污染迁移问题中，需要考虑的非达西效应（惯性效应）。第三部分：界面动力学与热质输运流体力学中的许多关键问题涉及不同相态或不同流体之间的界面行为，包括相变、表面张力和对流换热。表面张力与润湿性：详细介绍了拉普拉斯方程、杨氏方程在描述液滴形状和接触角问题中的应用。重点讨论了对流-扩散方程在界面演化过程中的作用，特别是对于具有显著表面张力梯度的Marangoni效应的分析。对流换热的进阶主题：在传热学方面，本书超越了经典的牛顿流体案例，深入探讨了在复杂边界条件和非均匀物性参数下的对流换热。 1. 非均匀物性参数的影响：讨论了温度依赖性粘度和热导率如何通过耦合的N-S方程影响流场结构和热边界层的发展。 2. 局部纳塞尔数分析：通过数值和解析方法，探讨了在弯曲管道、非等温壁面等复杂几何条件下，局部 Nusselt 数的分布规律及其与流场特征（如回流区、二次流）的关联。第四部分：数值方法与计算流体力学的挑战为了有效解决上述复杂流动问题，本书的最后部分侧重于先进的数值求解技术及其在现代CFD中的应用。离散化技术的演进： 1. 有限体积法（FVM）的深度探究：详细阐述了 FVM 中通量计算的精度和稳定性的权衡，重点分析了高分辨率格式（如 QUICK、AUSM 家族）在捕捉激波和高梯度区域时的表现。 2. 网格自适应与多重尺度处理：讨论了基于求解结果的网格自适应技术（AMR）在降低计算成本和提高关键区域分辨率方面的优势。 3. 求解器策略：对耦合求解器（Coupled Solver）和分离求解器（Segregated Solver）在压力-速度耦合求解中的收敛特性和效率进行了比较，特别是在不可压缩流动求解中的挑战与对策（如 SIMPLE 算法的改进）。本书的目标是提供一个知识的深度而非广度取胜的进阶读物，确保读者不仅掌握了计算和分析复杂流动的必备工具，更能深刻理解这些现象背后的物理本质，从而在涉及湍流、高粘度介质和复杂界面现象的工程设计和科学研究中做出创新性的贡献。本书的理论框架和案例分析均建立在最新的学术研究成果之上，是为志在流体力学领域深耕的研究人员和高级工程师量身打造的权威参考书。