无机及分析化学实验 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:194

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出版时间:2009-7

价格:23.00元

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isbn号码:9787122056269

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• 无机化学
• 分析化学
• 化学实验
• 高等教育
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• 实验教学
• 化学专业
• 实验指导
• 教学参考
• 理学

《现代计算流体力学基础与应用》 内容提要 本书系统阐述了现代计算流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）的基本理论、核心算法及其在工程实践中的广泛应用。全书结构严谨，内容涵盖了流体力学控制方程的推导与离散化、数值格式的构建与稳定性分析、湍流模型的选择与实现，以及前沿的网格生成技术和大规模并行计算策略。旨在为从事航空航天、机械工程、土木工程、环境科学及生物医学工程等领域的科研人员、工程师和高年级学生提供一套全面且实用的技术指南。 第一部分：CFD理论基础与数学模型 第一章：流体力学基础回顾与CFD的起源 本章首先对经典流体力学的基本原理进行回顾，重点讨论了连续介质假设、物质导数、雷诺输运定理等在CFD中的基础地位。随后，详细介绍了流体力学控制方程——Navier-Stokes（N-S）方程组的推导过程，包括其在不同坐标系下的张量形式和守恒型。本章强调了方程组的非线性、耦合性以及其在求解过程中面临的挑战，为后续的数值求解方法奠定理论基础。同时，简要追溯了CFD从早期有限差分方法发展至今的历程。 第二章：流体动力学守恒律的数值表达 本章核心聚焦于如何将连续的偏微分方程转化为离散的代数方程组，这是CFD数值求解的关键步骤。详细介绍了三种主要的离散化技术：有限差分法（FDM）、有限体积法（FVM）和有限元法（FEM）。着重分析了有限体积法，特别是其在保持物理量守恒性方面的优势，并深入探讨了高阶精度格式（如迎风格式、中心格式、LU/MUSCL重构方案）的构建、截断误差分析以及对数值解稳定性和收敛性的影响。此外，对定常与非定常问题的离散化策略进行了比较。 第三章：速度-压力耦合算法 N-S方程组中，速度和压力之间的耦合关系是CFD求解中的核心难点。本章系统讲解了解决这一耦合问题的经典算法。首先，详细解析了基于SIMPLE（Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations）算法族（包括SIMPLE、SIMPLER、PISO等）的迭代求解过程，包括压力泊松方程的建立与求解策略。随后，引入了基于黎曼求解器的隐式时间推进方法（如上风格式的时态离散化），并探讨了使用SIMPLE系列算法处理亚音速、不可压流动的鲁棒性与效率。 第二部分：数值求解器与稳定性分析 第四章：线性系统的求解技术 离散化后的N-S方程组最终转化为一个庞大的稀疏线性代数方程组 $Ax = b$。本章深入探讨了求解这类系统的迭代方法。内容包括：直接求解法（如高斯消元法及其在大型问题中的局限性）和迭代求解法。重点分析了迭代法的收敛性，包括雅可比迭代、高斯-赛德尔迭代，以及预条件子的设计与应用（如代数多重网格AMG）。对于大规模三维问题，详细介绍了Krylov子空间方法，如共轭梯度法（CG）、双共轭梯度法（BiCGSTAB）和GMRES等预条件子下的加速技术。 第五章：湍流建模与模拟技术 湍流是流体力学中最复杂、最耗能的现象之一。本章系统介绍了描述湍流的几种主要数值方法。首先，详细阐述了Reynolds平均N-S（RANS）方程的推导及其带来的Reynolds应力封闭性问题。随后，深入讲解了主流的湍流模型，包括零方程模型（如代数边界层模型）、一方程模型（如Spalart-Allmaras）和两方程模型（如 $k-epsilon$ 模型和 $k-omega$ 模型，包括SST $k-omega$ 模型的详细物理意义与应用范围）。针对高精度模拟，简要介绍了大涡模拟（LES）和直接数值模拟（DNS）的基本思想、网格分辨率要求和计算成本。 第三部分：网格生成与计算预处理 第六章：计算网格生成技术 网格质量直接决定了CFD计算的精度和收敛性。本章全面覆盖了结构化网格、非结构化网格和混合网格的生成技术。详细介绍了基于多块划分的结构化网格生成方法（如映射法和代数控制生成法）。对于复杂几何，重点讲解了非结构化网格（三角形、四面体）的生成算法，包括Delaunay三角剖分和Advancing Front方法。此外，讨论了边界层网格的特殊处理，例如使用体积分数法和高阶网格（如楔形网格）以精确捕捉近壁面流动结构。网格质量指标（正交性、平滑度、体积比）的评估与优化方法贯穿全章。 第七章：边界条件与求解器预处理 本章详细阐述了在不同物理情境下CFD所需的边界条件设置。内容涵盖入口条件（速度入口、质量流量入口）、出口条件（压力出口、外推条件）、壁面条件（无滑移、滑移、周期性边界）以及自由边界的处理。特别关注了湍流模型所需的特定边界条件（如壁面函数或低雷诺数修正）。在预处理环节，讨论了如何对物理量进行初始化、如何选择合适的尺度因子进行变量归一化，以及如何通过域分解技术为大规模并行计算（MPI/OpenMP）做准备。 第四部分：CFD的高级应用与后处理 第八章：多相流与动边界模拟 本章将理论扩展至更复杂的工程问题。首先介绍了多相流的建模方法，包括欧拉-欧拉模型（如相间作用力处理）、欧拉-拉格朗日模型（追踪离散相粒子）以及相场法（Phase Field Method）在界面捕捉中的应用。其次，详细讨论了动网格技术（Overset Grids/Chimera Grids）和动边界问题（如流固耦合FSI）的数值处理，包括网格重构、形变算法和时间步进策略的选择。 第九章：结果分析与工程验证 CFD求解得到的结果需要严格的后处理和验证。本章指导读者如何有效地对大量计算数据进行可视化和定量分析。内容包括流线、等值面、速度矢量图的绘制方法，以及如何提取压力系数、升阻力系数等工程关键参数。重点讲解了网格无关性研究（Grid Convergence Study）和与实验或解析解的对比验证方法，确保数值结果的可靠性与准确性。 结语 本书的编写旨在提供一个扎实且面向实践的CFD知识体系，确保读者不仅理解算法背后的物理和数学原理，还能熟练地将这些工具应用于解决实际工程挑战。 --- (总字数：约1550字)

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对于我们这些已经摸爬滚打了几年实验的老手来说，这本书的价值更多体现在其对高级分析方法的系统梳理上。市面上很多实验手册往往只停留在基础操作层面，但《无机及分析化学实验》明显志存高远。它对现代分析技术，例如色谱分离和电化学分析的介绍，深入浅出，既有理论深度，又不失操作细节。我特别欣赏它对误差分析和数据处理部分的讲解，这部分内容往往是理论课本中一带而过，但在实际科研工作中却是至关重要的。书中提供的统计学方法和图表绘制规范，非常贴合当前的学术标准，帮助我们有效地评估实验结果的可靠性。我尝试用书中所述的方法处理了我手头上一个棘手的样品数据，结果发现其结果的收敛性和重复性都得到了显著提高。这本书简直就是一本将课堂知识转化为科研能力的桥梁，它教的不仅是“怎么做”，更是“如何思考一个严谨的化学家应该如何做”。

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这本书的广度和深度，在无机化学实验这一细分领域中，几乎找不到对手。它没有固步自封于传统的定性、定量分析，而是大胆地引入了许多前沿的合成化学实践。比如，关于新型功能材料的制备，书中的指导步骤详尽到近乎偏执的程度，从原料的纯度要求，到反应温度的微小波动可能带来的影响，都做了细致的描述。这使得即便是资源有限的普通高校实验室，也能在相对受控的环境下尝试接触到高水平的合成工作。对于那些希望未来进入材料科学或者绿色化学领域发展的同学来说，这本书提供了宝贵的“第一手”经验积累。它拓宽了我们对“化学实验”的定义，不再局限于传统的化学分析，而是延伸到了物质创造的广阔天地，极大地激发了我的创新欲望。

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这部《无机及分析化学实验》的出版，简直是给所有化学专业的学生打了一剂强心针。我记得我刚接触化学实验的时候，面对那些复杂的仪器和陌生的操作流程，心里总有一种莫名的恐慌。这本书的出现，彻底改变了我的体验。它的编排极其注重实践性，理论与操作的结合紧密得令人称赞。不仅仅是步骤的罗列，它更深入地讲解了每个实验背后的化学原理，让你在操作的同时，大脑也在快速运转，思考着“为什么”和“会发生什么”。特别是关于一些基础的滴定实验，它用生动的图示和详尽的文字描述了如何准确地判断终点，避免了那种只凭感觉去操作的盲目性。对于那些初次接触精密仪器，比如分光光度计或者电位计的学生来说，这本书提供了清晰的操作指南，甚至连仪器的日常维护和常见故障排除都涵盖其中，这极大地提升了实验的安全性和准确率。可以说，它为我们这些新晋的化学探索者铺设了一条坚实而平坦的道路，让抽象的化学概念在手中真正“活”了起来，每一次实验都像是一次小小的科学发现之旅。

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坦白说，我很少会为一个实验参考书写如此详细的评价，但这本《无机及分析化学实验》确实达到了一个让我愿意为其“代言”的高度。我特别想提一下它在“失败案例分析”上的独到之处。很多教材只告诉你做对的流程，但真正的学习往往来自于错误。这本书却非常坦诚地列举了几个常见实验中容易出现的“灾难性”结果，并清晰地分析了导致这些结果的原因，比如pH值控制失当、显色剂过量等。这种“反面教材”的设置，比单纯的正面指导更加深刻和令人印象深刻。通过阅读这些失败的案例，我仿佛亲身经历了一遍弯路，从而在自己实验时能够提前规避了许多陷阱。它真正做到了“授人以渔”，不仅仅是教会我们如何操作，更是培养了我们一种审慎、细致入微的实验思维模式，这对于任何一个追求精确和可靠结果的化学工作者来说，都是无价的财富。

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从教材的整体设计和实用性角度来看，这本书的排版简直是一流的艺术品。它绝不是那种厚重、密密麻麻、让人望而生畏的教科书。恰恰相反，它的版面设计非常清爽，关键步骤被用粗体或者醒目的颜色标出，对比那些需要反复查找的旧版教材，这本书的效率提升了不止一个档次。更人性化的是，它在每个实验模块的开头，都设置了一个“安全须知与注意事项”的快速浏览区，这对于时间紧张的实验课来说，简直是救命稻草。我记得有一次实验时间非常紧凑，我只需要快速回顾一下某个沉淀剂的加入速度控制，翻开对应的章节，那段关键信息立刻跳入眼帘，省去了我大量翻阅的时间。这种对用户体验的极致追求，让我感受到了编者对实验者切身需求的深刻理解，这本书绝不是冷冰冰的知识堆砌，而是充满关怀的实验伴侣。

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