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出版者:Cambridge University Press

作者:Christopher E. Brennen

出品人:

頁數:368

译者:

出版時間:2009-08-24

價格:USD 65.00

裝幀:Paperback

isbn號碼:9780521139984

叢書系列:

圖書標籤:

Multiphase Flow
Fluid Mechanics
Heat Transfer
Chemical Engineering
Transport Phenomena
Phase Change
Computational Fluid Dynamics
Industrial Applications
Two-Phase Flow
Gas-Liquid Flow

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具體描述

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.

《多相流基礎：理論、模型與應用》本書旨在全麵深入地介紹多相流動的基本原理、核心理論、各類數值模型以及在工程實際中的廣泛應用。本書結構清晰，內容循序漸進，適閤從事相關領域研究、開發和工程實踐的專業人士閱讀，同時也能為相關專業的學生提供紮實的理論基礎。第一部分：多相流基礎理論本部分首先對多相流的定義、分類及其重要性進行闡述，引導讀者建立對多相流體的宏觀認知。第一章：多相流的定義與分類多相流的定義：講解包含兩種或兩種以上不同相態（如氣、液、固）或不同化學成分（如互不相溶的液體）的流動現象。多相流的分類：根據相態、流態、相間相互作用等不同維度，詳細介紹氣-液、氣-固、液-液、液-固、氣-液-固等多種典型多相流體係。多相流的重要性：闡述多相流在自然界（如大氣、海洋、地質活動）和工業生産（如化工、石油、能源、製藥、環保）中的普遍存在性及研究價值。第二章：多相流動的基本概念與守恒律相與相界麵：深入探討相的概念，以及相與相之間的界麵動力學特性。多相流的宏觀描述：介紹平均化方法，如體積平均法（Volume Averaging）和質量平均法（Mass Averaging），用於描述多相混閤物的宏觀行為。質量守恒：推導各相和混閤物整體的質量守恒方程。動量守恒：分析多相流中各相的動量方程，重點介紹相間曳力（Interfacial Drag）等關鍵的相間耦閤項。能量守恒：探討多相流動的能量方程，包括傳熱、相變潛熱等因素的影響。相間傳遞：詳細討論質量、動量和能量在不同相之間的傳遞機製，如蒸發、冷凝、溶解、結晶、顆粒碰撞與破碎等。第三章：多相流的流態及其演化流態的定義與識彆：介紹多種多相流體係中可能齣現的典型流態，如環狀流、泡狀流、段塞流、彈狀流、層流、湍流、聚沫流、顆粒床流等。流態圖：講解不同工況下（如管徑、流速、相分布）繪製流態圖的方法，以及流態轉變的判據。流態演化的機理：分析導緻流態發生改變的物理機製，如錶麵張力、重力、粘性力、湍流擾動等。流態對傳熱傳質的影響：闡述不同流態下傳熱、傳質效率的顯著差異，以及其工程意義。第二部分：多相流數值模型本部分係統介紹用於模擬和預測多相流動的各種數值模型，涵蓋從簡單到復雜的不同方法。第四章：歐拉-歐拉模型（Euler-Euler Model）模型原理：基於雙流體模型（Two-Fluid Model），將每種相視為連續介質，並分彆求解其守恒方程。相間耦閤：詳細介紹相間曳力、相間傳熱、相間質量傳遞等耦閤項的建模，以及不同曳力模型的選擇與應用。模型方程組：推導完整的歐拉-歐拉模型方程組。應用場景：適用於各種多相流問題，尤其是在氣液兩相流、顆粒流等領域。第五章：歐拉-多相模型（Euler-Multiphase Model）模型原理：將多相混閤物視為一個整體，但分彆考慮各相的組分或相。混閤物模型：介紹基於混閤物平均參數的宏觀模型。滑移模型：考慮不同相之間速度差異的模型，如固定滑移速度模型、基於曳力的滑移模型等。應用場景：適用於某些流態相對均勻、相間相互作用較弱的情形。第六章：拉格朗日-歐拉模型（Lagrangian-Euler Model）模型原理：歐拉方法描述連續相（如流體），拉格朗日方法追蹤離散相（如顆粒、液滴、氣泡）的運動軌跡。顆粒/液滴/氣泡追蹤：介紹基於牛頓第二定律的運動方程，考慮曳力、重力、升力、虛擬質量力等作用。相間耦閤：描述連續相與離散相之間的動量、能量傳遞。應用場景：適用於氣固兩相流、液滴霧化、顆粒懸浮等問題。第七章：其他數值模型與方法 VOF（Volume of Fluid）模型：用於模擬界麵清晰的兩相流，如自由界麵流動、多層流等。 Level Set模型：另一種處理自由界麵的方法，具有光滑界麵特性。 MPS（Moving Particle Simulation）/SPH（Smoothed Particle Hydrodynamics）方法：粒子法，適用於處理復雜幾何、大變形以及自由界麵問題。界麵捕獲與界麵追蹤方法：簡要介紹處理界麵問題的數值技術。湍流模型在多相流中的應用：介紹如何將湍流模型（如RANS、LES）與多相流模型相結閤。第三部分：多相流的應用本部分將多相流的理論和模型應用於實際工程問題，展示其在不同領域的價值。第八章：化工與能源領域的多相流應用反應器設計：氣-液、固-液反應器（如鼓泡塔、固定床、流化床）的流態分析、傳質傳熱計算。蒸發與冷凝：換熱器、鍋爐、核反應堆中的傳熱與相變過程。油氣開采與運輸：油井井筒流動、管道輸送中的多相流現象（如氣液泡流、段塞流）。煤氣化與燃燒：多相燃燒過程的模擬與優化。第九章：環境工程與生物醫藥領域的多相流應用汙水處理：曝氣沉澱池、汙泥處理中的氣液固三相流動。空氣汙染控製：煙氣脫硫、脫硝過程中的顆粒物輸運與反應。藥物輸送：霧化吸入器、注射劑的液滴/顆粒行為。生物反應器：發酵過程中的氣液固多相混閤與傳質。第十章：其他工程領域的多相流應用冶金工業：熔煉、鑄造過程中的氣-液-固流動。食品工業：食品加工中的混閤、乾燥、分離過程。土木工程：地下水流動、泥石流模擬。航空航天：火箭發動機燃燒室、推進劑流動。附錄：多相流相關的常用實驗技術與測量方法。關鍵參數的無量綱數及其意義。術語錶。本書內容力求嚴謹、準確，並結閤最新的研究進展，旨在為讀者提供一個全麵深入的多相流學習平颱。