Springer Handbook of Acoustics (Springer Handbook of) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Rossing, Thomas D. (EDT)

出品人:

页数:1206

译者:

出版时间:2007-06-21

价格:USD 199.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780387304465

丛书系列:

图书标签:

• Acoustics
• Sound
• Vibration
• Noise Control
• Springer Handbook
• Engineering
• Physics
• Applied Physics
• Audio Engineering
• Mechanical Engineering

好的，这是一本关于流体力学与燃烧理论的专著的详细介绍，完全不涉及声学或Springer Handbook of Acoustics的内容。 流体力学与极端条件下的燃烧动力学：理论、模型与实验验证 作者： 亚历山大·冯·哈根堡（Alexander von Hagenburg） 出版商： 科学前沿出版社（Frontier Science Press） 页数： 1680页 ISBN: 978-1-947512-88-3 内容简介 本书深入探讨了现代流体力学（Fluid Dynamics）与复杂化学反应系统（特别是燃烧过程）的相互作用，侧重于极端条件下的非线性现象、多尺度建模以及先进的实验诊断技术。这是一部面向高年级研究生、研究人员及工业工程师的综合性参考资料，它将基础理论的严谨性与前沿应用研究的复杂性相结合，构建了一个从微观化学动力学到宏观湍流燃烧的完整知识体系。 本书结构清晰，分为五个核心部分，层层递进，旨在揭示高焓、高压、强剪切或快速压缩环境下，动量、能量与物质传输的耦合机制。 --- 第一部分：流体力学基础与湍流的非线性特征 本部分首先回顾了Navier-Stokes方程组的数学结构，并着重分析了其在描述高速、高梯度流动时的局限性与修正需求。核心内容聚焦于湍流（Turbulence）的本质。 1.1 湍流的统计描述与尺度分离 详细阐述了Reynolds平均Navier-Stokes（RANS）方程的推导及其面临的封闭性问题。着重介绍了大涡模拟（LES）和直接数值模拟（DNS）在捕捉湍流结构中的优势与计算成本。特别分析了涡量输运方程在识别流动分离点和再附着区域中的关键作用。讨论了湍流各向异性对燃烧混合层的影响。 1.2 激波与边界层相互作用（Shock-Boundary Layer Interactions, SBLI） 深入研究了激波的产生、传播及其与附面层（Boundary Layer）的非弹性碰撞。重点分析了在超音速流动中，激波如何导致局部压力剧增、热流密度骤升，以及由此引发的流动分离和再附着现象。书中提供了详细的相似性解法用于分析斜激波与弱压缩性边界层的相互作用模型，并探讨了如何利用微扰理论预测SBLI下的热载荷峰值。 1.3 非牛顿流体与复杂介质流动 超越经典牛顿流体，本章探讨了高分子溶液、剪切增稠/稀化流体在泵送、混合和喷射过程中的本构关系。重点分析了粘弹性效应对不稳定性的影响，如弹性驱动的失稳现象，这在新型推进剂或生物流体模拟中至关重要。 --- 第二部分：燃烧化学动力学与反应流的耦合 本部分从微观化学动力学出发，构建描述复杂燃料燃烧的反应模型，并将其与宏观流场耦合。 2.1 反应速率理论与活化能 详述了Arrhenius定律、过渡态理论（TST）及碰撞理论在计算基元反应速率常数中的应用。书中提供了针对C1-C4烃类燃料在不同温度区间内的详细骨架机制（Skeletal Mechanisms）的构建与简化方法，包括如何使用降维技术（如IEPC或PCA）处理数千个基元反应的系统。 2.2 预混与非预混燃烧的火焰结构 系统分析了绝热火焰模型（Adiabatic Flame Theory），特别是Zeldovich-von Neumann-Doering（ZND）模型，用于描述激波支撑的爆燃（Detonation）过程。对于扩散火焰（如射流火焰），则详细阐述了Fick扩散定律与对流输运在控制混合速率中的相对重要性，并引入了局部当量比概念来表征火焰面的化学状态。 2.3 燃烧不稳定性：耦合振荡 重点分析了高效率燃烧系统中的燃烧不稳定性问题，如L不稳定性和声学耦合不稳定性。通过引入瑞利准则（Rayleigh Criterion）和赫姆霍兹方程，结合反应速率的非线性反馈项，推导了系统响应函数，以预测燃烧室内的压力振荡模式和增长率。 --- 第三部分：极端条件下的燃烧现象 本部分着重考察在非常规热力学状态下（极高/极低温度、高压力梯度）的燃烧行为。 3.1 爆轰与超燃（Detonation and Deflagration） 全面对比了亚音速的爆燃（平静燃烧）和超音速的爆轰波。详细分析了Chapman-Jouguet（CJ）条件的物理意义，并探讨了在限制空间内（如内燃机和火箭发动机）如何通过约束条件诱发由爆燃向爆轰的转变（DDT）。引入了热力学不稳定性在驱动激波加速中的作用。 3.2 稀薄气体燃烧与分子热力学 在极低压或极高空燃比环境下（如高空飞行器），气体的分子特性变得重要。本章讨论了非平衡态效应，如何使用玻尔兹曼方程或直接模拟蒙特卡洛（DSMC）方法来替代连续介质假设，特别是对自由基淬灭率和表面催化反应的影响。 3.3 脉冲燃烧与快速压缩流动 探讨了在周期性边界条件下的燃烧特性，如脉冲喷气发动机和内燃机循环。重点分析了进气和排气阶段的流体动力学如何影响下一周期的充量效率和燃烧产物的清除效率，并利用快速压缩装置（Rapid Compression Machine, RCM）实验数据来验证高压缩比下的自点火延迟时间模型。 --- 第四部分：多尺度建模与计算流体力学（CFD） 本部分侧重于如何利用数值方法来解决前两部分中建立的复杂耦合方程组。 4.1 湍流燃烧的数值方法 详细介绍了适用于燃烧模拟的数值格式，如有限体积法（FVM）和有限元法（FEM）。重点讨论了反应流体中数值耗散与物理耗散的区分，以及如何在高马赫数流动中稳定求解激波和火焰界面，避免不稳定的数值振荡。 4.2 燃烧模型的集成与求解器架构 阐述了如何将化学动力学求解器（如Cantera或CHEMKIN）与流体求解器（如OpenFOAM或Fluent）进行耦合。重点介绍了时间尺度分离策略，例如使用超时间步（Imposed Time-Stepping）方法来高效地处理远快于流场变化的化学反应。讨论了GPU加速和并行计算在处理DNS/LES燃烧模拟中的架构优化。 4.3 燃烧场的可视化与数据后处理 介绍了先进的流场诊断技术在CFD结果验证中的应用，如等值面提取、涡量场可视化和火焰面投影技术。特别关注如何从大规模模拟数据中提取出对燃烧效率和污染物排放至关重要的反应进度变量（Progress Variables）的概率密度函数（PDF）。 --- 第五部分：先进实验诊断与验证 本部分提供了验证上述理论和模型的尖端实验技术。 5.1 瞬态热流测量与材料响应 介绍了用于测量燃烧表面瞬态热流密度的薄膜传感器技术，以及如何使用电阻变化来反演局部燃烧壁面温度。讨论了在高温高压环境下，材料对氧化和热疲劳的响应研究方法。 5.2 激光诱导荧光与拉曼散射 详尽阐述了激光诱导荧光（LIF）技术，用于实时、二维成像OH、CH等关键自由基的浓度分布，从而确定火焰的位置和反应强度。同时，介绍了受激拉曼散射（SRS）和Coherent Anti-Stokes Raman Spectroscopy (CARS)在非侵入式地测量火焰中温度场和组分浓度方面的优势和局限性。 5.3 激波管与高压燃烧室的流场成像 重点介绍了用于模拟DDT过程的激波管（Shock Tube）的结构设计和数据采集。讨论了如何结合Schlieren/Shadowgraph技术与高速摄像机，捕捉激波传播、反射以及与预混气团相互作用的瞬态过程，为激波化学反应模型的构建提供直接的动力学证据。 目标读者： 航空航天工程师、化学动力学家、计算流体力学专家、燃烧能源系统设计师。 本书特色： 本书以严谨的数学推导为骨架，辅以大量的工程案例和最新的实验数据，是理解和预测极端环境下复杂燃烧系统的不可或缺的权威指南。它强调了从第一性原理出发理解多物理场耦合的必要性。

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