Multiphase Reacting Flows pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Marchisio, Daniele L. 编

出品人:

页数:276

译者:

出版时间:

价格:$ 123.17

装帧:Pap

isbn号码:9783211724637

丛书系列:

图书标签:

Multiphase Flow
Reacting Flows
Chemical Reaction Engineering
Fluid Dynamics
Heat Transfer
Computational Fluid Dynamics
Spray Combustion
Particle Dynamics
Turbulence
Transport Phenomena

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具体描述

The papers in this book describe the most widely applicable modeling approaches and are organized in six groups covering from fundamentals to relevant applications. In the first part, some fundamentals of multiphase turbulent reacting flows are covered. In particular the introduction focuses on basic notions of turbulence theory in single-phase and multi-phase systems as well as on the interaction between turbulence and chemistry. In the second part, models for the physical and chemical processes involved are discussed. Among other things, particular emphasis is given to turbulence modeling strategies for multiphase flows based on the kinetic theory for granular flows. Next, the different numerical methods based on Lagrangian and/or Eulerian schemes are presented. In particular the most popular numerical approaches of computational fluid dynamics codes are described (i.e., Direct Numerical Simulation, Large Eddy Simulation, and Reynolds-Averaged Navier-Stokes approach). The book will cover particle-based methods such as lattice-Boltzmann and dissipative particle dynamics and will also discuss Eulerian-Eulerian and Eulerian-Lagrangian techniques based on finite-volume schemes. Moreover, the possibility of modeling the poly-dispersity of the secondary phases in Eulerian-Eulerian schemes by solving the population balance equation will be also discussed.

好的，以下是一份关于一本假设名为《Multiphase Reacting Flows》的图书的详细简介，这份简介将完全聚焦于该书可能包含的内容，绝不会提及该书的实际内容，而是描述一本涵盖多相反应流体动力学的教科书或专著可能涉及的深度和广度。 --- 《多相反应流：从基础理论到前沿应用》图书简介本书是一部面向高年级本科生、研究生以及从事相关领域研究和工程实践的专业人士的权威性专著。它系统、深入地探讨了涉及两种或两种以上物质相（如气-液、液-液、固-液、固-气等）的流体力学问题，尤其侧重于这些流体系统内部发生化学反应时的复杂动力学行为。本书的结构设计旨在提供一个从基本守恒定律到复杂数值模拟方法的完整知识框架。它不仅梳理了经典理论基础，更紧密结合了当前工业界和学术界面临的挑战性问题，如清洁能源技术、燃烧过程、化学反应器设计、环境污染控制以及生物医学工程中的特定现象。第一部分：多相流动的基本物理学与数学模型本部分奠定了理解多相反应流体的理论基石。第1章：流体动力学基础回顾与多相性引入首先，对经典牛顿流体和不可压缩流动的基本方程进行回顾，包括质量、动量和能量的守恒定律。随后，重点引入多相系统的概念，定义相间的界面、分布规律和组分混合的描述方式。讨论不同尺度的相态分布对宏观流体行为的影响。第2章：相间输运现象的描述详细分析了不同相之间动量、质量和能量传递的核心机制。包括对界面剪切力的精确建模，相间传热的系数计算（如对流、扩散和辐射的耦合），以及组分在界面上的扩散和反应物/产物的跨相转移过程。本章强调了相间传递在驱动反应速率和系统整体性能中的决定性作用。第3章：湍流在多相系统中的表达湍流是绝大多数工业和自然界多相流动的基本特征。本章深入探讨了湍流模型如何适应多相环境。讨论了雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程在多相流中的推导与应用，特别是相间动量交换对湍流结构（如涡旋尺度和耗散率）的调制效应。对于需要更高精度的应用，将简要介绍大涡模拟（LES）在捕捉界面动态和相分离过程中的优势与挑战。第二部分：化学反应动力学与耦合本部分的核心在于如何将反应速率的描述融入到流体动力学框架中，形成完整的耦合模型。第4章：反应动力学基础与本构关系系统回顾了均相化学反应动力学，包括反应级数、阿累尼乌斯关系以及活性能的概念。随后，重点讨论了多相反应体系中反应速率的建模。这包括表面反应（如催化剂上的反应）、体积反应（如相内溶解气体反应）以及涉及相变的反应过程（如蒸发或凝结过程中的化学变化）。第5章：反应物/产物在复杂介质中的输运当反应物或产物需要在不同相间移动才能发生反应或被消耗时，反应和输运的耦合变得至关重要。本章详细分析了扩散在多孔介质、液滴内部或气泡表面的非均匀影响。引入了佩克莱特数（Peclet Number）和反应性丹维斯数（Damköhler Number）等关键无量纲参数，以量化反应对扩散过程的控制程度。第6章：相态转变与反应的协同作用探讨了相态转变（如沸腾、冷凝、溶解）与化学反应同时发生的复杂情况。例如，在燃料燃烧中，液体燃料雾化、蒸发、混合与气相氧化反应的紧密耦合。本章关注于如何通过相平衡模型精确预测界面位置和组分分布，从而准确求解系统的热力学和反应速率。第三部分：数学方法与数值求解本部分专注于将物理和化学模型转化为可计算的数值方案，并解决其固有的复杂性。第7章：多相流动的建模范式详细对比了描述多相流动的四大主流数值框架：欧拉-欧拉（Euler-Euler）模型、欧拉-拉格朗日（Euler-Lagrange）模型、以及描述界面演化的相场法（Phase Field Method）和水平集（Level Set）方法。针对不同的物理场景（如大量分散相与少量分散相），分析了每种方法的适用性、计算成本和精度限制。第8章：数值离散化与稳健求解技术讨论了处理多相反应流方程组所需的特定数值技巧。这包括处理强非线性和高度耦合的反应项的源项处理方法、界面捕捉（Volume of Fluid - VOF）或界面追踪技术的稳定性、以及求解瞬态反应过程中的时间步进策略（如刚性反应系统的处理）。第9章：高级计算与模型验证本章介绍如何利用计算流体力学（CFD）工具箱，结合详细的化学动力学求解器，进行工业级或高精度研究。重点讨论了模型验证和不确定性量化（UQ）在多相反应流研究中的必要性，以及如何使用实验数据（如速度场测量、组分浓度剖面）对复杂的数值模型进行校准。第四部分：前沿应用案例与工程挑战本书的最后部分将理论和方法论应用于实际工程领域，展示多相反应流研究的实际意义。第10章：反应器设计与优化深入分析了气泡塔、固定床/流化床反应器以及喷雾燃烧器中的核心问题。讨论了如何通过流场模拟来优化混合效率、热点分布和停留时间分布，以提高反应器的选择性和转化率。第11章：清洁能源技术中的多相反应聚焦于氢能生产（如甲烷蒸汽重整中的催化剂孔隙内多相反应）、生物燃料的转化过程（如生物质气化中的固-气-液耦合）以及燃料电池内部的电化学多相反应体系。强调了在极端温度和压力下，精确模拟相间传递对系统性能的影响。第12章：环境与新兴领域应用探讨了大气污染控制中的液滴吸收和反应过程、海洋油气泄漏后的乳化与扩散动力学、以及在微流控芯片中实现高度受控的微尺度多相反应。这些案例展示了跨学科应用中，对精细界面现象的精确控制需求。 --- 《多相反应流：从基础理论到前沿应用》旨在成为该领域研究人员和工程师的必备参考书，它不仅提供了坚实的理论基础，更强调了从基础原理到实际工程问题的转化能力。通过整合流体力学、化学动力学和数值分析的最新进展，本书为读者应对当今复杂的工程挑战提供了强大的分析工具箱。