Sedimentation of Small Particles in Viscous Fluids pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Computational Mechanics

作者:Tory, E. M. (EDT)

出品人:

页数:281

译者:

出版时间:

价格:135

装帧:HRD

isbn号码:9781562522803

丛书系列:

图书标签:

• Sedimentation
• Small Particles
• Viscous Fluids
• Fluid Mechanics
• Particle Technology
• Colloids
• Rheology
• Transport Phenomena
• Stokes' Law
• Suspensions

好的，这是一份关于一本名为《Sedimentation of Small Particles in Viscous Fluids》的图书的详细简介，其内容完全围绕该主题展开，不涉及任何其他不相关的信息，力求专业且自然： 《Sedimentation of Small Particles in Viscous Fluids》 内容详述： 本书是对粘性流体中微小颗粒沉降现象进行全面而深入探讨的专业著作。全书系统地构建了从基本理论到复杂应用的全景图，旨在为流体力学、化学工程、材料科学、环境科学以及生物物理学等领域的学者、研究人员和工程师提供一本不可或缺的参考手册。 第一部分：流体力学基础与颗粒沉降的理论框架 本书伊始，首先回顾了理解颗粒沉降所必需的流体力学基本概念。这包括流体的基本性质——粘度、密度和表面张力的精确测量与表征，以及牛顿流体与非牛顿流体的宏观行为。随后，深入阐述了流场动力学，特别是流线、涡流与层流的特性，为后续的颗粒运动分析奠定基础。 核心理论部分集中于斯托克斯定律（Stokes’ Law）的推导、适用范围及其局限性。详细分析了在低雷诺数（低惯性）条件下，单个球形或非球形颗粒在无限大、均匀粘性流体中沉降的阻力机制。通过对边界条件的精确处理，建立了速度与颗粒直径、密度差及流体粘度之间的量化关系。 更进一步，本书探讨了当颗粒尺寸增大或流速增加时，偏离斯托克斯区域的现象。这涉及了修正后的阻力系数，对雷诺数依赖性的深入分析，以及临界雷诺数范围内的过渡流态。对于非球形颗粒（如纤维、片状或不规则形状的颗粒），本书提供了形状因子（Shape Factor）的引入方法，以及如何通过实验或数值模拟来确定其各向异性的沉降速度。 第二部分：多相体系的相互作用与宏观效应 在实际应用中，颗粒通常以群体形式存在，而非孤立存在。因此，本书的后半部分着重于颗粒群体行为的复杂性。 悬浮液的流变学： 详细分析了高浓度悬浮液的宏观流变特性。讨论了颗粒间碰撞、润滑层效应（Lubrication Effects）以及颗粒团聚（Flocculation）或分散（Dispersion）对整体粘度模型的影响。引入了诸如西尔克（Sillke）模型和基于体积浓度（Volume Fraction）的有效粘度方程，用于预测在剪切速率变化下的体系响应。 沉降动力学与界面演化： 重点研究了团聚体或连续颗粒床层的沉降过程。在重力驱动下，悬浮液-沉淀物界面的演化规律被系统地描述。这包括了界面下沉的速度、压缩层的形成以及“快速沉降”（Free Settling）与“浓缩沉降”（Hindered Settling）阶段的精确区分。对于压缩沉降阶段，颗粒间接触压力（Contact Pressure）的建立与传递机制被作为关键因素进行剖析，并结合了固结理论（Consolidation Theory）的原理。 影响因素与环境耦合： 本书强调了环境因素对沉降过程的显著影响。对温度变化如何影响流体粘度和颗粒扩散系数进行了量化分析。此外，电动力学效应，特别是颗粒表面电荷（Zeta电位）在电解质溶液中对颗粒间作用力（如DLVO理论的应用）的影响，被用以解释低浓度体系中稳定性的维持机制。对电泳迁移率与沉降速率的耦合关系进行了详细的建模。 第三部分：先进测量技术与数值模拟 为验证和深化理论认识，本书专门辟出一章介绍现代实验技术。详细阐述了用于测量局部速度场和颗粒分布的先进光学方法，例如粒子图像测速（PIV）、激光多普勒测速（LDV）在研究颗粒轨迹中的应用。同时，介绍了固液界面动态监测技术，如浊度计与光学探针的使用。 在数值模拟方面，本书概述了计算流体力学（CFD）在处理颗粒沉降问题中的应用。重点介绍了欧拉-拉格朗日方法（Euler-Lagrange Approach），即跟踪单个或多组颗粒轨迹的方法，以及欧拉-欧拉方法（Euler-Euler Approach），后者将颗粒相视为一种连续体。对于高浓度的复杂流场，有限元法（FEM）和离散元法（DEM）的结合（DEM-CFD耦合）如何精确捕捉颗粒间的机械接触和流体力学相互作用，也得到了深入的探讨。 应用前景： 本书内容不仅服务于基础研究，其理论工具和模型对以下实际工程问题具有直接指导意义：矿物加工中的固液分离、水处理厂的澄清池设计、化学反应器中的催化剂回收、以及食品和制药工业中的结晶与分离工艺。通过对这些基础物理过程的精确理解，工程实践者能够优化操作参数，提高分离效率和产品纯度。

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