Bubbles, Drops, and Particles in Non-Newtonian Fluids, Second Edition (Chemical Industries) pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:CRC Press

作者:R.P. Chhabra

出品人:

页数:771

译者:

出版时间:2006-07-25

价格:USD 279.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780824723293

丛书系列:

图书标签:

Non-Newtonian fluids
Bubble dynamics
Droplet formation
Particle suspensions
Colloids
Rheology
Interfacial phenomena
Chemical engineering
Fluid mechanics
Surface tension

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具体描述

"Bubbles, Drops, and Particles in Non-Newtonian Fluids, Second Edition" continues to provide thorough coverage of the scientific foundations and the latest advances in particle motion in non-Newtonian media. The book demonstrates how dynamic behavior of single particles can yield useful information for modeling transport processes in complex multiphase flows. Completely revised and expanded, this second edition covers macroscopic momentum and heat/mass transfer from a single rigid or fluid particle or ensembles of particles involving strong inter-particle interactions including packed beds, fluidized beds, and porous media with different types of non-Newtonian fluids. It reflects advances made since the publication of the previous, bestselling edition with new material on topics such as extensional flow; time-independent, time-dependent and visco-elastic fluids; free settling behavior of non-spherical particles; and particle motion in visco-elastic and visco-plastic fluids, boundary layer flows, flows in porous media, and falling object rheometry. An excellent reference and handbook dealing with the technological aspects of non-Newtonian materials encountered in nature and in technology, this book highlights qualitative differences between the response of a Newtonian and non-Newtonian fluids in the complex flows encountered in processing applications.

复杂流体动力学前沿：从基础理论到工业应用一本聚焦于经典牛顿流体之外世界的权威著作本书深入探讨了牛顿流体动力学的基石、理论框架及其在现代工程和科学领域中的广泛应用。它系统地梳理了从流体力学基本原理到复杂输运现象的理论演进，为读者提供了一个坚实的、以经典物理学为基础的研究视角。全书内容严谨，逻辑清晰，旨在帮助读者构建对流体行为的深刻理解，尤其侧重于那些可以被经典连续介质力学模型准确描述的系统。第一部分：连续介质力学基础与牛顿流体模型本书首先回顾了连续介质力学的基本假设与公理体系。详细阐述了流体运动的描述方式，包括拉格朗日和欧拉描述，并推导了质量守恒（连续性方程）和动量守恒（纳维-斯托克斯方程组）的通用形式。 1. 经典运动学与描述：深入分析了流场的速度梯度张量、应变率张量以及旋度等关键运动学量。探讨了流线、迹线和尾迹线的几何意义及其在分析流场结构中的作用。 2. 本构关系的确立：本部分的核心在于对牛顿流体本构关系的详尽阐述。详细解释了牛顿粘性定律——应力张量与应变率张量成线性关系——的物理基础及其数学表达。通过对各向同性流体的讨论，明确了粘度作为描述流体内部摩擦力的核心参数的定义及其在温度和压力下的经典依赖关系。 3. 经典的边界值问题求解：详细展示了如何应用纳维-斯托克斯方程结合适当的边界条件来解决一系列具有解析解或成熟数值解的经典问题。重点案例包括：泊肃叶（Poiseuille）流：对稳定、层流状态下，流体通过圆形管道或矩形通道的精确速度分布和压力降计算进行了详尽的数学推导和物理意义分析。库埃特（Couette）流：对两个平行平板之间存在的简单剪切流进行了深入分析，探讨了剪切应力与速度梯度的直接关系，这是理解粘性效应的经典模型。二维不可压缩流：引入了流函数（Stream Function）的概念，展示了如何将纳维-斯托克斯方程简化为泊松方程或拉普拉斯方程，并讨论了共形映射在求解复杂几何边界问题中的应用。第二部分：湍流的经典理论与统计描述在经典流体力学框架内，本书对自然界和工程中最普遍存在的湍流现象进行了深入的统计学和平均化处理。这部分内容完全基于经典流体运动方程的平均化，不涉及非牛顿流体中的复杂结构变化。 1. 雷诺平均化方法（RANS）：详细介绍了雷诺分解的概念，推导了雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程。重点讨论了引入的“雷诺应力”项，这是描述湍流脉动效应的关键。 2. 湍流模型的基础：系统介绍了早期和成熟的湍流模型，这些模型旨在封闭RANS方程组：零方程模型：如范阿西蒙（Prandtl-von Kármán）混合长度模型，着重于边界层内部的现象描述。一方程模型：如 Spalart-Allmaras 模型，通过求解一个输运方程来确定湍流长度尺度。两方程模型：详细介绍了 $k-epsilon$ 和 $k-omega$ 模型。深入探讨了湍流动能 ($k$) 和耗散率 ($epsilon$) 或比耗散率 ($omega$) 的输运方程，并讨论了这些模型在处理壁面附近流动的经典局限性与改进。 3. 经典湍流结构分析：聚焦于普朗特对湍流边界层的经典分析，包括对数律（Log-Law）的推导及其在湍流壁面剪切流中的应用。讨论了普朗特剪切应力输运（SST）模型的演化背景，该模型结合了 $k-omega$ 模型在近壁区的优势和 $k-epsilon$ 模型在自由流区的鲁棒性。第三部分：经典传热与质量传递本书的第三部分将流体力学基础扩展到能量和物质的输运问题，完全在牛顿流体和经典的傅里叶/菲克定律的框架下进行讨论。 1. 经典传热：讨论了热传导（傅里叶定律）和热对流的耦合问题。导出了牛顿流体中的能量守恒方程，并引入了重要的无量纲参数，如普朗特数（Prandtl Number）。详细分析了在强迫和自然对流条件下，热边界层内温度分布的经典解析和数值解法。 2. 经典质量传递：阐述了扩散现象，重点在于菲克第一定律。讨论了不可压流体中溶质的输运，引入施密特数（Schmidt Number），并将质量输运方程与动量方程（速度场）和能量方程（温度场）进行耦合，分析了类似的边界层结构。 3. 经典边界层理论：集中讨论了普朗特边界层理论在描述高雷诺数下流体与固体表面相互作用时的威力。通过普朗特-卡门积分方程（Karman Integral Momentum Equation）的推导与应用，展示了如何不直接求解纳维-斯托克斯方程，而通过对动量积分来估计阻力系数和边界层厚度的经典方法。总结本书是一部关于传统流体力学、经典湍流建模以及基础输运现象的综合性教材。它以严格的数学推导和成熟的物理模型为核心，为读者提供了理解和解决广泛工程问题的必要工具，这些工具建立在粘性与密度恒定的牛顿流体假设之上。全书内容结构清晰，深度覆盖了自20世纪初发展至今的经典理论体系，是深入学习传统流体力学不可或缺的参考资料。