Computational Fluid Dynamics in Industrial Combustion pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Baukal, Charles E./ Gershtein, Vladimir Y. (EDT)/ Li, Xianming (EDT)

出品人:

页数:648

译者:

出版时间:2000-10

价格:$ 232.72

装帧:

isbn号码:9780849320002

丛书系列:

图书标签:

• Computational Fluid Dynamics
• Industrial Combustion
• CFD
• Combustion
• Heat Transfer
• Fluid Mechanics
• Modeling
• Simulation
• Energy
• Engineering

现代工程中的传热、传质与反应动力学：从基础理论到应用实践 本书聚焦于现代工程领域中至关重要的三个核心交叉学科——传热学、传质学和化学反应动力学——的深度融合与实际应用。 本书旨在为具有一定工程热力学和流体力学基础的读者提供一个全面、系统且深入的框架，用以理解、建模和解决涉及能量、物质和化学转化的复杂工程问题。 第一部分：传热学基础与高级模型 本书的开篇将系统回顾和深化传热学的基础概念，尤其关注在工业环境下，热量传递的复杂性。 第一章：传热基础与热物理性质的精细化处理 本章首先梳理了导热、对流和辐射这三大基本传热机制的数学描述，重点探讨了傅里叶定律、牛顿冷却定律和斯忒藩-玻尔兹曼定律在工程中的精确应用条件。随后，深入探讨了工程材料在不同温度和压力下的热物理性质（导热系数、比热容、热扩散率） 的温度依赖性和压力影响，并介绍了如何利用实验数据和分子动力学模拟结果对这些性质进行准确插值和外推。特别关注了非均质材料和多孔介质中的有效热导率计算方法。 第二章：对流传热的高级分析 本章将重点放在对流换热的复杂流动情境。从经典的边界层理论出发，详细分析了层流和湍流状态下的热边界层发展。对湍流传热的描述将超越简单的经验关联式，而是深入探讨雷诺应力模型（RANS）在预测复杂流场中热交换效率方面的应用，例如 $k-epsilon$ 和 $k-omega$ 模型在热侧边界条件下的修改和应用。此外，将专门讨论自然对流在密闭空间和垂直表面上的影响机制，以及如何通过无量纲数（如 Grashof 数和 Prandtl 数）来量化浮力对换热过程的支配作用。 第三章：辐射传热与多孔介质效应 本章探讨了高温工业过程（如燃烧室、熔炉）中不可或缺的辐射传热。从黑体辐射定律出发，逐步过渡到灰体和选择性表面辐射的计算。重点介绍了夫朗克-阿伦森模型（Ferns-Aronson） 等用于描述气体辐射吸收和发射的精确方法，尤其是在含有二氧化碳和水蒸气等主要辐射性气体的复杂混合物中。对于多孔介质，本书将介绍固体骨架与流体之间的辐射耦合模型，包括光学厚度和散射效应的引入，这对陶瓷换热器和绝热材料的分析至关重要。 第二部分：传质现象与界面现象 理解物质在不同相之间和相内移动的机制，是分离过程、化学反应器设计和环境控制的关键。 第四章：扩散与对流传质的理论框架 本章建立在菲克定律的基础上，详细分析了不同浓度梯度驱动下的分子扩散，并探讨了温度和压力对扩散系数的影响。在描述流体对流传质时，将引入传质的无量纲数——舍伍德数（Sherwood Number）和阿伦纽斯数（Schmidt Number），并将其与传热中的努塞尔数进行类比，揭示两者在数学模型上的相似性。本章还包含对多组分体系中扩散通量计算的详细步骤。 第五章：相界面传质与质量传递过程 本章聚焦于气-液、液-液或气-固界面的物质交换。详细分析了吸收、汽提和萃取等单元操作背后的传质机理，引入了双膜理论（Two-Film Theory）和界面有效系数的概念，用以量化个体质量传递阻力。对于湿空气处理（如干燥、冷却塔），将介绍水分蒸发速率的计算模型，该模型需综合考虑气动阻力、蒸发热和空气湿度梯度。 第六章：反应器中的多相传质耦合 本章是传质与化学反应动力学结合的起点。重点讨论了反应限制性传质问题，即反应速率是否被物质扩散速率所支配。引入了阿希姆特-梅尔胡斯（Thiele Modulus） 和佩克勒数（Damköhler Number） 的组合应用，用于量化催化剂颗粒内部的内扩散效应和反应器中外扩散效应。对于多相催化反应器，将详细分析气固界面物质传递的有效系数的确定方法。 第三部分：化学反应动力学与反应器设计 本部分将深入探讨控制化学转化的核心——反应速率理论及其在工程反应器中的应用。 第七章：化学反应速率理论与活化能 本书将超越简单的零级或一级反应模型，深入探讨阿伦纽斯方程在不同温度区间的适用性，并介绍过渡态理论的基本概念，以从微观层面理解活化能的物理意义。重点讨论了反应熵和焓对反应速率常数的影响，以及如何处理复杂分子（如大分子或自由基）反应网络中的速率限制步骤。此外，将详细解析催化反应的表面动力学，包括朗缪尔-希尔伍德（Langmuir-Hinshelwood）和埃里特-拉希德（Eley-Rideal）机理的数学建模。 第八章：非理想反应器内的耦合效应 本章将反应动力学与前两部分的传热传质模型相结合，分析在真实工业反应器中发生的复杂耦合现象。 热点（Hot Spot）与失控反应： 分析反应放热引起的局部温度升高如何指数级加速反应速率，导致热失控风险。将引入反应器热稳定性分析，特别是对于绝热或准绝热操作。 传质限制下的选择性： 在多反应体系中，若某一反应的质量传递速率远低于其他反应，将如何影响产物的选择性，并给出优化反应器设计以克服此限制的工程策略。 第九章：复杂工业反应器的建模与模拟基础 本章提供了将前述所有理论应用于实际工程系统的指导。内容涵盖： 1. 反应器网络建模： 如何将多个反应单元串联或并联，并利用反应物平衡方程、能量平衡方程和物质平衡方程进行求解。 2. 非均相反应器分析： 针对固定床、流化床和浆态床反应器，介绍如何结合孔隙率、颗粒直径和床层效率来建立综合性的数学模型，用以预测转化率和温度分布。 3. 系统优化与过程控制： 基于建立的稳态和动态模型，讨论如何通过调整操作参数（温度、压力、进料比）来实现能效最大化和污染物最小化，为高级过程控制策略提供理论支撑。 本书通过对传热、传质和反应动力学的系统梳理和深度耦合，为读者提供了分析和解决现代化工、能源、材料科学和环境工程中复杂热化学过程的强大工具集。

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光是看到《计算流体动力学在工业燃烧中的应用》这个书名，我的脑海里就浮现出无数个关于能源、环境和工程的画面。我一直认为，CFD技术是现代工程设计和优化不可或缺的工具，而工业燃烧则是我们社会发展不可或缺的能量来源。这两个领域的结合，无疑是解决当前能源危机和环境挑战的关键所在。我深信，通过精确的CFD模拟，我们可以更深入地理解火焰的形成、传播和演变，从而找到更高效、更清洁的燃烧策略。这本书的标题暗示着它将聚焦于CFD在实际工业场景中的应用，这正是我所渴求的。我非常好奇书中会详细介绍哪些工业燃烧设备，例如燃气轮机、锅炉、工业炉等，以及CFD是如何被用来分析这些设备中的流动、传热和化学反应的。我特别期待书中能有关于如何选择和实现合适的湍流模型和燃烧化学模型的具体指导，因为我知道这是CFD模拟准确性的关键。

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这本书的名字，就如同它的主题一样，散发着一种硬核科技的魅力。我之所以会被它吸引，完全是因为我对那些能让复杂现象变得清晰可见的“幕后英雄”——计算流体动力学（CFD）——有着强烈的求知欲。而“工业燃烧”这个词，则直接指向了现代工业生产中最关键、也最具挑战性的环节之一。试想一下，那些驱动着我们现代社会运转的庞大机器，从发电厂的锅炉到汽车的引擎，其核心都在于燃烧。如何让这些燃烧过程更高效、更清洁、更安全？这其中的奥秘，很多都隐藏在流体动力学和热力学交织的复杂方程组中。我一直觉得，CFD技术就像是一双“透视眼”，能够让我们在虚拟世界中观察到真实世界中难以捉摸的火焰、气流和能量传递。我非常好奇这本书会如何阐述CFD在工业燃烧领域应用的具体方法论，比如它会介绍哪些主流的CFD软件平台，又会探讨哪些核心的数值算法？而且，我特别关注的是，这本书是否会深入讲解如何处理燃烧过程中涉及的化学反应动力学，以及如何模拟湍流与化学反应的相互作用，因为我知道这是决定燃烧过程效率和产物的重要因素。

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这本书的标题，我必须承认，一下子就抓住了我的注意力，因为它完美地结合了我一直以来所关注的两个领域：“计算流体动力学”这个强大的分析工具，以及“工业燃烧”这个深刻影响我们生活和环境的关键技术。我常常思考，在蓬勃发展的科技时代，我们如何才能更有效地利用和控制能量。而工业燃烧，无疑是其中最重要的一环。无论是为了提高能源利用效率，减少碳排放，还是为了优化生产工艺，对燃烧过程的深入理解都至关重要。CFD的出现，为我们提供了一种前所未有的手段，可以在不进行昂贵且耗时的大量实验的情况下，对复杂的燃烧现象进行模拟和分析。我期待这本书能够提供关于如何运用CFD技术来解决实际工业燃烧问题的系统性指导。例如，我非常想了解它会如何介绍不同类型的燃烧器设计，以及CFD如何帮助优化这些设计，以实现更高的燃烧效率和更低的污染物排放。此外，我也对书中是否会涉及燃烧过程中产生的颗粒物（如黑碳）以及如何通过CFD模拟来控制这些颗粒物的生成和排放有浓厚的兴趣。

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这本书的标题，如同一声召唤，直接击中了我对前沿工程技术和可持续发展的浓厚兴趣。当“计算流体动力学”与“工业燃烧”这两个概念碰撞在一起时，我立刻想到的是那些驱动现代工业运转的澎湃能量，以及我们如何通过科学手段来驾驭和优化它们。我一直坚信，CFD不仅仅是理论推演，更是解决实际工程问题的利器。而工业燃烧，从发电厂到制造业，无处不在，其效率和环境影响直接关系到我们的能源安全和生态健康。我非常期待这本书能够为我揭示CFD在工业燃烧领域中的具体应用路径。我想知道，它会如何阐述CFD模型如何精确捕捉燃烧过程中的复杂物理和化学现象，比如火焰的稳定性、燃烧产物的生成，以及污染物（如NOx和SOx）的排放。我尤其感兴趣的是，书中是否会提供一些成功的案例分析，展示CFD技术是如何帮助工程师们解决实际的燃烧器设计优化、燃料选择、或是锅炉效率提升等问题的。

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这本书的名字本身就带着一股学术的严谨和技术的力量，光是看到“计算流体动力学”和“工业燃烧”这两个词的组合，就让人立刻联想到那些解决能源、环境挑战的尖端技术。我一直对如何通过数值模拟来理解和优化燃烧过程非常感兴趣，因为我知道在实际的工业应用中，尤其是在锅炉、燃气轮机、内燃机等领域，燃烧效率和污染物排放的控制是多么至关重要。想象一下，能够精确地预测火焰的传播、温度分布、湍流与化学反应的耦合，甚至生成过程中的黑碳和氮氧化物，这该是多么令人兴奋的一件事！这本书的出现，就像是一把钥匙，为我打开了通往更深层次理解工业燃烧机理的大门。我非常期待能够在这本书中找到关于如何建立和求解复杂的CFD模型，如何选择合适的湍流模型和燃烧模型，以及如何对模拟结果进行准确的验证和解释的宝贵知识。毕竟，理论上的模拟最终还是要服务于实际工程的改进，而这本书的名字暗示了它在这方面的深度和广度。我希望它能够提供丰富的案例研究，让我看到CFD技术是如何在实际工业燃烧问题中发挥作用的，比如如何设计更节能的燃烧器，如何减少有害气体的排放，如何提高设备的可靠性等等。

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