Numerical Methods for Chemical Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Cambridge Univ Pr

作者:Beers, Kenneth J.

出品人:

页数:488

译者:

出版时间:2006-11

价格:$ 141.25

装帧:HRD

isbn号码:9780521859714

丛书系列:

图书标签:

• 数值方法
• 化工
• 化学工程
• 数值分析
• 计算化学
• 工程数学
• 科学计算
• 高等教育
• 教材
• 算法

好的，这是一本关于化学工程数值方法的图书的详细简介，内容旨在详尽描述其核心主题和覆盖范围，而不涉及您提到的特定书名。 --- 化学过程模拟与优化：高级数值方法导论 内容简介 本书旨在为化学、过程控制、材料科学以及相关工程领域的学生、研究人员和专业工程师提供一套全面且深入的数值方法工具箱，特别侧重于解决化学工程中那些无法通过解析方法求解的复杂、非线性和大规模问题。全书结构严谨，理论与实践紧密结合，力求在严谨的数学基础上，清晰阐述数值算法的推导、收敛性分析以及在实际工程问题中的应用。 本书的核心目标是使读者不仅能够熟练运用现有的数值软件，更重要的是，能够理解这些工具背后的原理，从而能够根据具体问题的特点，选择、修改甚至设计最合适的数值求解策略。 第一部分：基础与一维问题求解 第1章：工程中的数值计算基础 本章首先回顾了工程问题中对数值方法的基本要求，包括精度、稳定性和效率。详细讨论了误差分析的基础，区分了截断误差和舍入误差，并引入了有效数字的概念。随后，对线性代数的基本运算，特别是矩阵范数和条件数进行了回顾，为后续处理大规模方程组奠定基础。 第2章：非线性代数方程组的求解 针对化学工程中常见的反应动力学、相平衡计算等涉及的非线性方程，本章系统介绍了求解方法。 单变量非线性方程： 深入探讨了二分法、割线法和牛顿-拉夫逊法。重点分析了牛顿法在具有多个解或导数难以计算时的局限性，并介绍了阻尼牛顿法和拟牛顿法（如BFGS算法）的改进策略。 多变量非线性方程组： 详细阐述了多维牛顿法及其收敛性，并着重介绍了避免昂贵Jacobian矩阵计算的准牛顿方法，例如Broydon's method在处理化学反应网络中的应用案例。 第3章：线性代数方程组的求解 化学工程中大量问题归结为大型稀疏线性系统的求解。本章区分了直接法和迭代法。 直接法： 侧重于高斯消元法、LU分解及其在工程系统中的稀疏性保持策略。 迭代法： 详细分析了雅可比法、高斯-赛德尔法，并重点介绍了收敛性更好的预处理共轭梯度法（PCG）和最速下降法，解释了预处理器的选择如何显著影响迭代收敛速度。 第二部分：连续系统的离散化与常微分方程 第4章：插值与函数逼近 工程数据的处理和模型方程的简化常常依赖于插值技术。本章涵盖了拉格朗日插值、牛顿前移差分插值，并深入研究了样条插值（特别是三次样条）在平滑数据和构建连续模型方面的优势。此外，还讨论了最小二乘法在数据拟合和参数估计中的应用，包括线性最小二乘和非线性最小二乘。 第5章：常微分方程（ODE）的数值解法 化学反应器、动力学模型、过程动态模拟等均涉及常微分方程组。 单步法： 详述了欧拉法（前向和隐式），并重点剖析了龙格-库塔（Runge-Kutta）族方法，特别是四阶RK法和自适应步长RKF45方法的实现细节和误差控制机制。 多步法： 介绍了Adams-Bashforth和Adams-Moulton方法，并讨论了它们在稳定性和精度上的权衡。 刚性问题（Stiffness）： 专门辟章讨论了刚性ODE系统的特点，并详细介绍了隐式欧拉法和后向差分公式（BDF）在处理快速和慢速反应并存的系统中的重要性。 第三部分：偏微分方程（PDE）的数值处理 第6章：偏微分方程的离散化方法 本部分是本书的重点，聚焦于流体力学、传热传质过程的核心——偏微分方程的数值解法。 有限差分法（FDM）： 系统推导了中心差分、前向/后向差分公式，并分析了它们在不同边界条件下的应用，特别是在对流-扩散方程（Advection-Diffusion Equation）中的稳定性和迎风格式的选择。 有限体积法（FVM）： 鉴于其在守恒律方程（如Navier-Stokes方程）中的自然优势，本章详细介绍了FVM的基本概念，包括控制体积的建立、通量计算和离散化，这是现代CFD软件的核心基础。 第7章：有限差分法求解定常与瞬态PDE 本章将离散化技术应用于具体工程问题。 定常问题： 讨论了泊松方程和拉普拉斯方程的求解，包括利用迭代方法（如SOR）加速收敛。 瞬态问题： 针对热传导和扩散方程，对比了显式（如Crank-Nicolson）和隐式方法的稳定性差异，并探讨了如何处理非均匀网格和复杂几何边界。 第8章：有限元法（FEM）导论 虽然FVM在流体力学中占据主导，但FEM在结构分析和某些传热传质问题中不可替代。本章提供了FEM的坚实基础，包括形函数、刚度矩阵的构建、变分原理以及在求解椭圆型PDE中的应用。重点在于理解其对复杂边界和非均匀材料属性的处理能力。 第四部分：优化、拟合与不适定问题 第9章：化学过程优化 优化是化学工程设计和操作的核心。本章关注如何将工程目标（如最大化产率、最小化能耗）转化为可求解的优化问题。 无约束优化： 深入研究了最速下降法、牛顿法及其变体（如拟牛顿法），并引入了拟牛顿法（如BFGS）在高效寻找最优解方面的应用。 约束优化： 详细讨论了拉格朗日乘子法、KKT条件，并介绍了序列二次规划（SQP）作为求解非线性约束优化问题的强大工具。 第10章：参数估计与数据拟合 在缺乏完整模型信息时，通过实验数据估计模型参数至关重要。本章侧重于非线性回归，讨论了如何将参数估计转化为非线性最小二乘问题，以及如何通过蒙特卡洛模拟或高斯过程回归来量化参数估计的不确定性。 第11章：数据处理与不适定问题的数值处理 许多工程反问题（如逆向传热、催化剂活性反演）属于不适定问题，对数值解法极为敏感。本章专门讨论了正则化技术，特别是Tikhonov正则化，如何通过引入先验信息来稳定解的计算，从而获得具有工程意义的解。 --- 目标读者： 本书适合高年级本科生、研究生，以及从事化学过程设计、模拟、控制和优化领域的工程师和科研人员。阅读本书需要具备微积分、线性代数和基本的化学工程背景知识。 本书特色： 算法深度： 不仅介绍“做什么”，更解释“为什么这样做”，深入剖析收敛性与稳定性。 工程导向： 每个核心算法后均配有详尽的化学工程应用案例，如反应器设计、萃取塔分离、多相流模拟的离散化实例。 计算实现： 提供了大量的伪代码和算法步骤，方便读者将其转化为MATLAB、Python或Fortran等编程语言的具体实现。

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某数学课的教材，好书，可惜我没好好学

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非常好书。全面性和深度上都不错

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某数学课的教材，好书，可惜我没好好学

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