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出版者:

作者:Kolev, Nikolay Ivanov; Kolev, N. I.;

出品人:

页数:700

译者:

出版时间:

价格:1948.74

装帧:

isbn号码:9783540221074

丛书系列:

图书标签:

• Multiphase Flow
• Fluid Dynamics
• Heat Transfer
• Chemical Engineering
• Transport Phenomena
• Computational Fluid Dynamics
• Interfacial Phenomena
• Bubble Dynamics
• Droplet Dynamics
• Gas-Liquid Flow

好的，这是一份围绕“多相流动力学”（Multiphase Flow Dynamics）这个主题，但不包含该书具体内容的图书简介，旨在详细介绍相关领域知识和背景，同时保持自然的叙述风格： --- 湍流边界层中的热量与动量传递：跨尺度机理研究 简介 本书深入探讨了复杂流体系统中的能量与动量传递机制，特别是针对高雷诺数流动中的湍流边界层现象。在现代工程和科学应用中，从航空航天器的气动加热到化学反应器中的混合效率，理解和精确预测流体在固体壁面附近的输运过程至关重要。 本书旨在超越传统的、基于平均量（如雷诺平均纳维-斯托克斯方程，RANS）的描述，侧重于揭示湍流结构在不同空间和时间尺度上如何影响热量与动量的交换。我们关注的重点在于那些涉及显著的跨尺度耦合效应的物理过程，例如涡旋的产生、演化、湍流脉动与壁面间相互作用的非线性反馈机制。 核心主题与内容架构 本书的结构围绕流体力学、传热学和数值模拟方法论展开，将理论分析、实验测量数据和先进计算流体力学（CFD）模型紧密结合。 第一部分：湍流基础与边界层理论重述 本部分首先回顾了湍流流动的基本统计特性，包括速度脉动、湍流生成项（Production Term）的构建及其能量级串模型（Energy Cascade）。随后，重点梳理了近壁区（Near-Wall Region）的经典结构：粘性底层（Viscous Sublayer）、缓冲层（Buffer Layer）和湍流核心区。我们特别分析了普朗特混合长度理论在描述动量传递中的局限性，并引入了更先进的二维空间关联函数来刻画湍流的准周期性结构。 对于热量传递，我们探讨了雷诺类比（Reynolds Analogy）在不同马赫数和弗洛因特数（Froudt Number）下的适用性边界。通过分析湍流热扩散系数的各向异性，本书揭示了热量通量在近壁区与动量通量在结构上的细微差异，这些差异往往是导致壁面温度分布不均匀的关键因素。 第二部分：涡旋动力学与动量交换 本章的核心在于对湍流涡旋结构的深入解析。我们采用正交尺度分解（Proper Orthogonal Decomposition, POD）方法，从高保真模拟（DNS）数据中提取出主导的、能量最大的相干结构（Coherent Structures）。研究表明，这些结构——特别是准流向涡（Quasi-Streamwise Vortices）和发卡涡（Hairpin Vortices）——是壁面切应力变化的主要驱动力。 我们详细分析了涡旋的“悬挂”（Detachment）和“掠过”（Sweeping）过程，这些过程直接决定了平均速度剖面的形状。在动量交换方面，本书引入了涡旋-涡旋相互作用（Vortex-Vortex Interaction）的模型，探讨了如何利用外部激励（如等离子体激励或微型射流）来调控这些关键涡旋的寿命和强度，从而实现对阻力或升力的主动控制。 第三部分：高温与高压条件下的热量传递 在极端工程环境中，如高超声速飞行或燃气轮机内部，流体温度和压力梯度变得极其显著。本部分关注非等温效应（Non-Isothermal Effects）对湍流输运过程的耦合影响。 讨论涵盖了流体物性参数（如密度、粘度、热导率）随温度的剧烈变化如何扭曲传统的湍流模型。我们引入了密度波动的输运方程，并分析了在高度加速流动中压力梯度对湍流耗散率的影响。 一个重要的议题是热边界层与速度边界层的解耦或耦合。在高速流动中，热边界层可能比速度边界层更薄，这导致了巨大的热流密度。本书提供了一种基于局部湍流雷诺数的修正方法，用于更准确地预测壁面热流在极高热负荷下的行为。 第四部分：先进数值方法与模型验证 本书的最后一部分聚焦于计算工具。我们系统回顾了大涡模拟（LES）在解析壁面剪切层中的优势，并详细讨论了壁面模型（Wall Modeling）在混合RANS/LES方法（如DES）中的实施细节和误差来源。 特别地，我们探讨了网格敏感性分析（Grid Sensitivity Analysis）在高保真湍流模拟中的重要性，并提出了针对复杂三维壁面几何体（如压气机叶片）的混合网格策略。在模型验证方面，本书整合了最新的粒子图像测速（PIV）和激光多普勒测速（LIF/LDV）实验数据，用于校准和验证所提出的湍流模型，特别是针对湍流动量与热量通量的非线性协方差项。 适用读者 本书面向在流体力学、热能工程、航空航天工程以及化学工程等领域从事高级研究和设计的工程师、研究人员及研究生。它要求读者具备坚实的流体力学基础和对偏微分方程的基本理解。 ---

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这本书的排版和图示质量堪称业界典范。在处理多相流这种空间结构复杂、瞬态变化剧烈的课题时，清晰的图表是理解概念的生命线。我发现作者在每一个关键的物理现象的介绍后，几乎都配有高质量的示意图或者计算结果的可视化图像。比如在描述气液两相流中的“雾沫”或“泡核沸腾”时，那些三维渲染图简直如同艺术品，它们精确地捕捉了不同尺度上流体行为的特征。更值得称赞的是，很多图表都不是简单的教科书插图，而是直接引用了最新的研究成果，配有详细的图注和数据来源说明，这极大地增强了内容的可靠性和说服力。这种对视觉细节的极致追求，体现了出版方和作者对知识传递的严肃态度。清晰的图文对应，大大降低了理解高维复杂系统的认知负荷，让枯燥的数学公式终于有了具象的支撑点，对于自学者来说，这简直是雪中送炭。

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这本书的结构逻辑性非常强，它像是一部精心编排的交响乐，有着明确的乐章和递进关系。从流体力学的基础公理出发，逐步过渡到单相流体的粘性效应，然后是界面现象的引入，最终汇聚到复杂的多相系统耦合问题。这种由简入繁、层层递进的组织方式，确保了读者在处理更高级的主题时，后盾是扎实的。我特别欣赏作者在每个章节末尾设置的“思考与挑战”部分，这些问题往往不是简单计算，而是需要读者综合运用前述知识进行深入分析和论证的开放性题目。这不仅仅是检验学习成果的方式，更是一种思维训练。它迫使读者跳出书本的框架，去思考如何在不完美的信息和现实约束下解决问题。对于那些希望将理论知识转化为解决实际工程难题能力的人来说，这种“被引导的探索”远比被动接受知识更有价值。这本书与其说是一本知识载体，不如说是一套系统的思维方法论。

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我花了整整一个下午的时间，沉浸在这本书的前几章中，感觉自己仿佛站在一个巨大的实验室里，面前是各种复杂的实验装置。这本书的叙述方式非常独特，它没有一开始就抛出复杂的数学模型，而是巧妙地从一个引人入胜的物理悖论或一个日常观察出发，逐步引导读者进入更深层次的理论构建。例如，它在讨论润湿性时，那种对表面张力与接触角之间微妙平衡的描述，细腻得令人叫绝，几乎能让人“感觉”到分子层面的拉扯。更让我欣赏的是，作者在解释那些经典理论时，总是能穿插一些历史典故或者科学家的思想挣扎，这使得那些原本冰冷的定律瞬间充满了人情味和历史厚重感。读起来完全没有那种“被喂食知识”的枯燥感，更像是跟随一位博学且极富激情的导师在进行一场深入的学术对话。对于那些试图将理论知识应用到实际问题中的工程师或研究人员来说，这种注重物理直觉培养的写作风格，是极其宝贵的财富。它教会你的不仅是“如何计算”，更是“为何如此”。

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这本书的封面设计真是让人眼前一亮，那种深邃的蓝色调，配上一些抽象的流线型图案，立刻就勾起了我对物理世界里那种动态美的好奇心。我一直对那些看不见、摸不着却又无处不在的“流动”现象抱有浓厚的兴趣，比如蒸汽在管道里的凝结，或者泥石流那种宏大而又令人敬畏的运动。这本书给我的第一印象是，它绝对不是那种枯燥的教科书。从目录结构来看，它似乎涵盖了从宏观尺度的工程应用到微观尺度的分子间作用力，这种广度和深度让人感到非常踏实。我尤其期待它能深入探讨边界条件的设定和数值模拟的方法，因为在实际工程中，如何准确地捕捉到复杂界面的行为，往往是决定项目成败的关键。我希望作者能用生动的语言，将那些复杂的偏微分方程转化为可理解的物理图像，而不是仅仅堆砌公式。如果能辅以大量的实际案例分析，比如在石油开采或生物医学工程中的应用，那就更完美了，这样能让我更好地理解理论是如何指导实践的。总体而言，这本书的视觉呈现和初步结构，预示着这是一次深入探索流体力学奥秘的非凡旅程。

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说实话，这本书的深度远超我的预期，它似乎瞄准的是那些已经具备一定基础知识的读者群体，内容密度非常高。我注意到它在处理非牛顿流体行为的那部分内容时，所引用的文献和理论模型非常前沿，包含了许多近十年来的研究进展。这表明作者团队在资料收集和整合方面投入了巨大的精力，确保了内容的前瞻性和权威性。我特别关注了关于湍流结构建模的章节，那里的论述层次分明，从雷诺平均到大涡模拟的演进，每一步的数学推导都清晰严谨，没有丝毫跳跃，即便是像我这样对CFD（计算流体力学）有一定了解的人，也从中获得了许多新的启发。这本书的价值在于，它不满足于对已知理论的重复，而是敢于挑战那些尚未完全解决的难题，并且为读者指明了未来可能的研究方向。如果你只是想找一本入门读物来应付考试，这本书可能略显“超纲”和“耗费精力”，但如果你是想在这一领域深耕，寻求突破，那么它无疑是一本值得反复研读的案头必备工具书。

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