颗粒流体复杂系统的多尺度模拟 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:科学出版社

作者:李静海

出品人:

页数:348

译者:

出版时间:2005-8

价格:80.00元

装帧:精裝本

isbn号码:9787030151988

丛书系列:21世纪科学版化学专著系列

图书标签:

• 物理
• 机械工程
• 其它
• 颗粒流体
• 多尺度模拟
• 复杂系统
• 数值模拟
• 计算物理
• 流体力学
• 颗粒物
• 离散元法
• 物理学
• 工程学

好的，这是一份关于《颗粒流体复杂系统的多尺度模拟》这本书的简介，内容经过精心组织，力求专业且具有深度，同时避免任何可能暴露其生成来源的痕迹。 --- 书名：《颗粒流体复杂系统的多尺度模拟》 内容简介 本书深入探讨了现代计算物理学与工程科学交叉领域的前沿课题——颗粒流体复杂系统的多尺度模拟。颗粒流体系统，作为物质形态的一种普遍存在形式，其行为特征横跨从微观的颗粒间相互作用到宏观的整体流动现象，展现出显著的复杂性与非线性。理解和精确预测这些系统的动态演化，不仅是揭示自然界基本物理过程的关键，也是推动化工、能源、材料科学、环境工程等多个工业部门技术进步的基础。 本书的结构设计旨在系统地构建一个从基础理论到高级应用的全景图。它首先奠定了理论基石，详细梳理了描述颗粒流体行为所需的基本物理原理，包括牛顿力学、流体力学以及颗粒间接触力学。随后，本书将焦点转向计算方法学，这是实现复杂系统精确模拟的核心工具。 第一部分：基础理论与建模框架 在理论基础部分，我们首先回顾了颗粒流体的基本特性，如剪切增稠、胀缩性（dilatancy）以及非均匀分布对宏观性能的影响。重点阐述了如何将连续介质力学（如Navier-Stokes方程）与离散元方法（DEM）的理念相结合，为后续的多尺度耦合提供理论铺垫。关于颗粒的表征，书中详尽分析了不同粒度分布（如单分散与多分散体系）对系统动力学的影响，并深入讨论了颗粒接触模型（如Hertz-Mindlin模型）的适用性与局限性。对于流体部分，不仅限于标准的牛顿流体，还扩展至了非牛顿流体（如剪切稀化或剪切增稠流体）在颗粒床中的流动特性。 第二部分：微观与介观尺度的解析 本部分聚焦于解析微观尺度下的基本相互作用及其在介观尺度上如何涌现为集体行为。 离散元方法（DEM）的深入应用： DEM作为模拟颗粒运动的基石，书中详细剖析了其算法的实现细节，包括时间积分方案的选择（如Verlet算法的改进）、接触检测的效率优化，以及如何处理高密度和高摩擦条件下的数值稳定性问题。尤其值得一提的是，书中对非接触力建模进行了深入讨论，例如范德华力、静电力以及边界层效应的引入，这些对于模拟精细化学过程至关重要。 流体-颗粒相互作用（FPI）的耦合机制： 这是实现准确模拟的关键挑战之一。本书系统地比较了当前主流的耦合策略： 1. 隐式耦合（Immersed Boundary Method, IBM）： 侧重于流体边界条件的精确处理，适用于固体边界固定的颗粒体系。 2. 显式/两相流耦合（Two-Fluid Model, TFM）： 适用于研究大规模的、具有统计意义的流体-颗粒床体。 3. 格子玻尔兹曼方法（Lattice Boltzmann Method, LBM）与DEM的耦合： 重点在于如何利用LBM的高效性和对复杂几何形状的良好适应性，来捕捉流体在颗粒孔隙中的微观流动。书中详细推导了这些耦合模型中的动量交换项，强调了确保能量守恒和质量守恒的数值技巧。 介观尺度的结构分析： 对于介观尺度，本书引入了统计物理学的工具，如径向分布函数（RDF）、团聚结构参数（Clustering Index），用以量化颗粒的局部有序性或无序性，并将其与宏观输运性质（如有效粘度和导热系数）建立起直接的联系。 第三部分：多尺度模拟策略与计算优化 实现真实工业尺度模拟的瓶颈在于计算成本。本部分致力于解决如何有效地跨越尺度屏障。 尺度均一化与等效模型： 书中阐述了如何通过尺度均一化（Homogenization）技术，从高分辨率的微观模拟结果中提取参数，进而构建适用于更高尺度的连续介质等效模型。这包括对颗粒材料的有效粘弹性参数、渗透率张量以及非均匀应力分布的提取过程。 并行计算与高性能实现： 鉴于DEM和CFD模拟的巨大计算量，本书对高性能计算（HPC）的策略进行了详细介绍。涵盖了基于域分解的并行策略在DEM中的应用（如空间划分技术），以及GPU加速技术在加速接触力计算和流体求解器中的实际案例分析。书中强调了如何设计高效的数据结构以最小化节点间的通信开销，确保大规模并行计算的效率。 多尺度建模的层级结构： 本书提出了一个明确的多尺度建模框架： 尺度一（微观）： 分子动力学/详细DEM，用于确定基础接触力参数。 尺度二（介观）： 详细的DEM-CFD耦合，用于研究局部团聚和孔隙结构。 尺度三（宏观）： 基于均一化理论的连续介质模型，用于指导反应器设计和操作优化。 书中提供了如何实现这些尺度之间信息流动的具体算法路径，例如，利用介观尺度的统计数据来校准宏观模型的本构方程。 第四部分：前沿应用与展望 最后，本书将理论与方法论应用于几个关键的工程和科学领域： 1. 化工反应器模拟： 重点分析了搅拌槽反应器、流化床反应器中颗粒床的死区形成、混合效率以及热量传递的不均匀性，并探讨了如何通过优化进料策略或内部构件设计来改善操作性能。 2. 地质与土力学： 模拟了颗粒材料在极端应力下的变形与破坏机制，如滑坡过程中的颗粒重排与能量耗散。 3. 材料加工： 涉及粉末压实、烧结过程中的孔隙演化，以及浆料输运过程中的堵塞现象。 本书旨在为从事计算建模、过程模拟、流体力学和颗粒技术研究的科研人员、工程师及高年级研究生提供一份全面、深入且实用的参考指南。它不仅提供了理论深度，更强调了将理论转化为高效、可信的计算工具的实践能力。 ---

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

从整体的阅读感受上来说，这本书是一次知识的“深度淬炼”过程。它不是一本可以快速翻阅的书，需要投入足够的时间和精力去消化吸收每一个论点和模型。作者的文笔老道而精准，很少使用过于花哨的词藻，每一个句子都承载着明确的信息量，这对于追求效率的专业读者来说是极大的福音。虽然内容深度很高，但得益于前面提到的优秀结构和图文并茂的呈现方式，读起来虽然慢，但却非常扎实，很少出现“读完了却不知道学到了什么”的空虚感。每一次合上书本，我都能清晰地感觉到自己在分析和解决颗粒流体问题时的认知边界被拓宽了。这本书不仅提供了方法论，更重要的是培养了一种系统性、多角度审视问题的思维模式，对于任何希望在这个交叉学科领域深耕的人来说，它都将是一份经久不衰的、值得反复参阅的宝贵资源。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的最大冲击是它对“复杂性”的深刻洞察和处理能力。颗粒流体本身就充满了随机性和非线性，而多尺度模拟的引入更是将这种复杂性提升到了一个新的维度。作者并没有试图用一个简单的模型来概括所有现象，而是坦诚地指出了每种方法的适用边界。在分析不同尺度间的能量和动量传递时，书中详细讨论了尺度效应如何影响宏观表现，比如粘滞力和惯性力的相对重要性在不同尺度下的转变。这迫使我重新审视了以往对“平均化”处理的习惯性依赖。这本书的价值在于它教会读者如何“带着敬畏心”去处理复杂问题，而不是急于求成地寻找一个普适解。通过对案例的深入剖析，我看到作者如何将理论工具精确地对准实际工程中的难题，例如大型储料仓的流动堵塞问题，这种紧密的理论与实践的结合，远超出了普通教材的范畴，更像是一本高级研究者的操作手册。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常引人注目，用了一种深邃的蓝色调，搭配着一些抽象的几何图形，给人一种既专业又带点神秘感的印象。我拿起它的时候，首先吸引我的是书名，虽然“颗粒流体复杂系统”听起来有点晦涩，但“多尺度模拟”这个词汇立刻让我联想到了宏观与微观世界的连接，这正是我一直感兴趣的领域。作者在序言中用一种非常平实的语言，勾勒出了颗粒流体在工程和自然界中的普遍性和重要性，比如沙尘暴的形成、工业生产中的粉体输送等，这些例子让我立刻感受到这本书的实用价值。我特别欣赏作者对研究背景的梳理，他没有陷入过多的技术细节，而是清晰地指出了当前研究中存在的瓶颈和挑战，这为后续内容的展开做了很好的铺垫。整本书的排版非常考究，字间距和行间距都恰到好处，阅读起来非常舒适，即便是面对那些密集的公式和图表，也不会感到视觉疲劳。这种对细节的关注，让我对后续的深入探讨充满了期待，感觉这本书不仅仅是一本学术专著，更像是一份精心打磨的阅读体验。

评分☆☆☆☆☆

与我之前读过的几本同类书籍相比，这本书在图表的使用上展现出一种独特的艺术感和信息密度。很多复杂的物理现象，如果仅仅依靠文字描述，很容易让人产生误解，但这本书中的插图却能一目了然地揭示核心机制。我尤其赞赏那些三维的、彩色的模拟结果图，它们不仅仅是数据的可视化，更像是一幅幅动态的艺术作品，生动地展示了颗粒团聚、破碎、迁移的瞬间。作者似乎对“展示”而非仅仅是“告知”有着执着的追求。例如，在讨论非均匀受力下的颗粒堆积问题时，书中提供了一组对比图，清晰地展示了不同接触角度下应力分布的细微差别，这种细致入微的对比分析，是教科书式的经典呈现。此外，书中的公式推导虽然深入，但作者总能在关键步骤后添加简短的物理意义解释，仿佛在提醒读者，这些数学符号背后代表的真实世界行为，这使得理论的抽象性大大降低，更贴近工程实际。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节组织结构非常严谨，逻辑链条清晰得如同精密仪器。从基础理论的建立，到具体模型的构建，再到数值方法的应用和案例分析，每一步都过渡得非常自然，几乎不需要读者跳跃性地去理解。特别是关于不同尺度耦合的章节，作者采用了层层递进的方式，先介绍了微观尺度的离散元方法（DEM）的局限性，然后巧妙地引出了介观尺度的格子玻尔兹曼方法（LBM）的优势，最后才探讨如何将两者有效地结合起来。这种结构安排，极大地降低了理解复杂理论的门槛。我印象最深的是作者在阐述数值算法时的那种严谨态度，他不仅给出了算法的原理，还详细分析了不同参数选择对模拟结果稳定性和精度的影响，这对于真正想动手进行模拟工作的研究人员来说，无疑是宝贵的经验分享，而不是空洞的理论说教。读到后面，我感觉自己仿佛在跟随一位经验丰富的向导，在颗粒流体这个复杂迷宫中，每一步都有明确的指引，让人信心倍增。

评分☆☆☆☆☆

除了颗粒系统的本身特点，其他讨论都可以向其他方向迁移。非常好！

评分☆☆☆☆☆

硕士论文的根基

评分☆☆☆☆☆

硕士论文的根基

评分☆☆☆☆☆

除了颗粒系统的本身特点，其他讨论都可以向其他方向迁移。非常好！

评分☆☆☆☆☆

除了颗粒系统的本身特点，其他讨论都可以向其他方向迁移。非常好！