Technische Sprayflammen - Entwicklung und Bewertung von numerischen Modellansätzen pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Logos

作者:Lars Eigenmann

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2001-12-15

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9783897227972

丛书系列:

图书标签:

• Sprayflames
• Numerical Modeling
• Combustion
• Spray Combustion
• Flame Characterization
• Turbulence
• Heat Transfer
• CFD
• Spray Diagnostics
• Technical Applications

涡轮机械中的流体动力学与热传递：从基础理论到先进应用 本书深入探讨了复杂流体系统，特别是现代涡轮机械中流体动力学与热传递的相互作用，旨在为研究人员、工程师和高级学生提供一个全面且深入的参考框架。本书不侧重于特定化学反应或燃烧过程的数值建模，而是聚焦于气动、热物理和结构完整性在高速、高温环境下如何相互制约与影响。 第一部分：基础理论与建模框架 本书的开篇奠定了理解复杂流体现象所需的理论基础。 第一章：可压缩流动的多尺度分析 本章详细阐述了高马赫数流动中的关键物理效应，包括激波结构、边界层分离与再附着现象。重点讨论了如何在不同空间尺度（从微观湍流脉动到宏观流道设计）上描述和量化这些效应。内容涵盖了经典欧拉方程和纳维-斯托克斯方程的适用性边界，以及在分析涡轮叶片绕流时，如何处理跨音速和超音速区域的非线性特性。我们深入分析了等熵理论在非平衡流场中的局限性，并介绍了处理强压缩和膨胀过程的精确数值方法。 第二章：湍流模型的选择与校验 湍流是决定涡轮机械效率和寿命的核心因素。本章系统地比较了雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）模型、大涡模拟（LES）以及直接数值模拟（DNS）的优缺点。对于RANS模型，本书细致地分析了 $k-epsilon$、 $k-omega$ 及其剪切修正模型的物理基础和在不同压力梯度下的适用性。对于更精细的模拟方法（LES），我们探讨了亚格子尺度（SGS）模型的选择如何影响对流场分离、再附着及二次流动的预测精度。内容还包括如何利用实验数据（如PIV和热电偶测量）对所选模型进行系统化的参数校准和验证。 第三章：热传递机制的耦合 热量在涡轮机械中通过对流、传导和辐射三种方式传递。本章的核心在于构建一个准确的热边界条件模型。对于对流换热，我们引入了局部努塞尔数（$Nu$）的先进关联式，特别关注了高速气流下的压缩加热效应和曲率对换热增强的影响。在传导方面，重点分析了叶片内部冷却通道的设计对整体热负荷分配的决定性作用。辐射换热方面，则讨论了在高温燃气环境中，如何利用普朗克函数和菲涅尔近似来准确计算叶片表面接收到的辐射热流密度，以及如何将其纳入耦合计算流程。 第二部分：涡轮机械中的特定应用与挑战 本部分将理论框架应用于实际工程问题，重点解决设计与性能评估中的关键挑战。 第四章：高压涡轮叶片的气动热载荷分析 高压涡轮（HPT）叶片承受着最严酷的工作条件。本章聚焦于如何精确预测叶片表面沿流向和展向的热点分布。讨论了如何处理叶片内部复杂冷却气流（如冲击冷却、折流冷却）与主流气流的相互作用。特别关注了叶片振动与热应力的耦合效应（Thermo-Mechanical Fatigue, TMF）的初步分析方法。通过案例研究，展示了如何利用耦合场解法来识别设计裕度不足的区域，并提出优化策略，例如通过调整叶片进口角或改变气膜冷却孔的排布来均匀化热载荷。 第五章：转子与静子间的非均匀效应 现代涡轮机通常包含多级转子和静子，级间流动的不均匀性是重要的性能衰减源。本章详细探讨了“叶尖刮擦”（Tip Clearance Flow）对效率和二次流结构的影响。我们使用三维非定常（Unsteady 3D）方法来捕捉叶尖涡的形成、发展及其与下游叶片的相互作用。此外，本章还分析了动叶片和静子叶片之间的相位锁定（Staggering）效应如何周期性地改变边界层剥离的频率和强度，这对预测叶片疲劳寿命至关重要。 第六章：轴承与密封系统中的流体动力学 涡轮机械的可靠性高度依赖于其旋转部件的稳定性。本章转向对机械辅助系统的流体动力学分析。重点讨论了迷宫式密封（Labyrinth Seals）和齿形密封（Tooth Seals）中的气流泄漏机理。我们采用非线性有限元方法来模拟密封齿与转子之间的动态接触和振荡，评估由此产生的阻尼系数和刚度系数。对于油膜润滑系统，则引入了雷诺方程的修正形式，考虑了高速旋转对润滑油剪切变稀和温度升高的影响，以确保对轴承油膜厚度和稳定性的准确预测。 第三部分：先进数值计算方法与验证 本书的最后部分聚焦于实现上述复杂模拟所需的先进计算技术和数据后处理。 第七章：高保真数值计算的实施 本章深入探讨了求解复杂涡轮流动所需的计算流体力学（CFD）求解器的结构。内容包括有限体积法（FVM）的精度提升技术，如高阶空间离散格式（如WENO和本质无振荡格式）的应用，以及为处理强冲击波而采用的黎曼求解器。此外，对于非定常模拟，本书详细讨论了先进时间步进算法（如隐式-显式混合求解器）在保持数值稳定性和计算效率方面的权衡。 第八章：不确定性量化与可靠性评估 在工程设计决策中，仅仅得到一个确定性的解是不够的。本章引入了不确定性量化（Uncertainty Quantification, UQ）的方法。我们讨论了如何对输入参数（如材料属性、制造公差、进口流场扰动）的不确定性进行表征，并通过概率性方法（如蒙特卡洛模拟或代理模型）传播这些不确定性到输出性能参数（如热效率、最大应力）。本章的最终目标是帮助工程师建立具有可接受风险水平的涡轮机设计。 第九章：后处理与可视化技术 即使是最高保真的模拟，也需要高效的后处理来提取有意义的工程信息。本章介绍了几种先进的可视化技术，包括等值面提取、向量场分析以及相空间重构（用于分析周期性流动机理）。重点介绍了如何自动识别和量化关键结构，如涡核、分离区域的面积占比以及热点位置的移动轨迹，从而实现对仿真结果的快速诊断和迭代优化。 本书的结构旨在提供一个从微观物理到宏观系统性能的无缝连接，强调物理理解、建模精度与工程可操作性之间的平衡。

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读到《Technische Sprayflammen - Entwicklung und Bewertung von numerischen Modellansätzen》这个书名，我的脑海中立刻浮现出一些我曾经在学术会议上听过的报告，那些关于如何在燃烧器设计中利用计算流体动力学（CFD）来优化燃料雾化和火焰稳定性的讨论。这本书的标题似乎精准地抓住了这个关键技术领域的核心。我设想，本书可能会从基础的液滴动力学、多相流理论以及燃烧化学动力学出发，逐步引入和发展用于模拟喷雾火焰的数值方法。例如，关于液滴破碎、合并、蒸发和燃烧过程的建模，书中可能会详细阐述拉格朗日方法和欧拉方法在处理液滴相时的不同优劣。同时，我也期待书中能探讨如何将这些多相流模型与湍流模型（如RANS、LES）以及化学反应模型（如EDC、FGM）有效地耦合起来，以实现对复杂燃烧过程的精确预测。另外，“Entwicklung”（开发）这个词也暗示了作者可能在某些方面提出了创新的建模思路或改进了现有的模型，这对于寻求前沿研究方向的我来说，无疑是巨大的吸引力。

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当我看到《Technische Sprayflammen - Entwicklung und Bewertung von numerischen Modellansätzen》的书名时，我立刻想到了我在研究工作中经常遇到的挑战：如何在有限的计算资源下，尽可能精确地模拟喷雾火焰的动态行为。这本书的标题“Entwicklung und Bewertung von numerischen Modellansätzen”正是我所需要的。我推测，书中会详细介绍不同数值模型的发展历程，以及它们在实际应用中表现出的优缺点。例如，对于喷雾模型，可能会涉及不同的雾化模型，从简单的经验模型到更复杂的基于物理的解析模型，以及它们在不同喷嘴类型和工作条件下的适用性。同时，我也非常关注“Bewertung”（评估）的部分，我希望书中能够提供一套系统的方法来评估这些模型的准确性，比如通过与实验数据的对比，或者通过对模型预测结果的灵敏度分析。此外，我也期待书中能讨论一些关于模型降维、尺度放大（scale-up）的策略，以及如何在保证一定精度的前提下，提高计算效率，这对于大规模工程模拟至关重要。

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这本书的题目，《Technische Sprayflammen - Entwicklung und Bewertung von numerischen Modellansätzen》，让我眼前一亮。我一直在关注如何利用先进的数值技术来解决实际的工程问题，特别是涉及到燃烧过程的优化。喷雾火焰作为一个复杂且普遍存在的燃烧现象，其精确的数值模拟一直是研究的热点和难点。我猜想，这本书很可能提供了一套关于如何开发和评估这些数值模型方法的完整框架。我期待书中能够深入阐述从基础物理原理出发，如何构建描述喷雾火焰行为的数学方程组，以及如何选择合适的数值离散化技术和求解器来高效且准确地求解这些方程。特别是“Entwicklung”这个词，让我觉得这本书可能包含了一些作者团队在模型开发方面的心得和创新，这对于我来说非常有价值。而“Bewertung”则暗示了书中会对不同模型的优劣进行客观的评价，可能还会给出如何选择最适合特定应用场景的模型的指导。我希望能从这本书中获得更深层次的理论理解和更具操作性的实践指导，以帮助我在我的研究和工程应用中取得突破。

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这本书的封面设计非常吸引人，深邃的蓝色背景搭配燃烧火焰的抽象图案，瞬间就勾起了我对这个主题的好奇心。我一直对工业燃烧过程中的可视化和模拟技术很感兴趣，而“Sprayflammen”（喷雾火焰）这个词本身就充满了动感和技术含量。我猜测这本书可能会深入探讨如何通过数值方法来理解和预测喷雾火焰的行为，这对于提高燃烧效率、降低排放以及优化燃烧设备的设计都至关重要。想象一下，书中可能会用精密的数学模型来描述液体燃料在喷雾状态下如何雾化、蒸发、混合以及最终燃烧，并且可能还会涉及到湍流、传热和化学反应等复杂耦合现象。对于我这种在相关领域工作多年的工程师来说，一本能够提供深入理论分析和实际建模方法的书籍，无疑是极具价值的。我非常期待能从中学习到最新的研究成果和先进的模拟技巧，也许还能找到一些关于如何处理复杂边界条件或者如何进行模型验证的实用建议。这本书的标题让我联想到了一些高端的科学期刊论文，但又暗示着更系统、更全面的论述，这让我对它能够提供的知识深度充满了期待。

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仅仅从书名《Technische Sprayflammen - Entwicklung und Bewertung von numerischen Modellansätzen》来看，我感觉到这本书可能并非为初学者量身打造，而是更加倾向于那些已经在流体力学、热力学或燃烧工程领域拥有扎实基础的研究人员或高级工程师。标题中的“Entwicklung und Bewertung”（开发与评估）字样，让我预设了这本书会包含对不同数值模型方法的详细分析，或许会从基本原理出发，逐步构建出复杂的模型，并对这些模型的准确性、鲁棒性以及计算效率进行深入的比较和评价。我猜想书中可能会出现大量的偏微分方程、离散化方法（如有限体积法、有限元法）以及相关的算法。对于我来说，最吸引人的地方在于“Bewertung”（评估）这个词，这意味着作者不会仅仅满足于提出模型，而是会深入讨论如何验证这些模型的可靠性，可能还会引用实验数据来佐证模型的预测能力，或者提出一些评价模型优劣的标准和指标。这本书可能会成为我工具箱里的一本必备参考书，在我需要解决复杂的喷雾火焰模拟问题时，能够为我指明方向，帮助我选择最适合的模型，并理解其潜在的局限性。

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