液·固两相流基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:岳湘安

出品人:

页数:196

译者:

出版时间:1996-3

价格:20.00元

装帧:

isbn号码:9787502116798

丛书系列:

图书标签:

• 液固
• 流体力学
• 两相流
• 传热
• 流体输运
• 化工工程
• 机械工程
• 分离工程
• 多相流
• 工业流体
• 传质

《多相流体动力学：理论与应用》 一、 核心内容概览 《多相流体动力学：理论与应用》一书深入探讨了多相流体的运动规律、相间作用机制以及在工程实践中的广泛应用。本书在数学建模、数值模拟和实验验证三个维度上，全面系统地阐述了多相流动的基本理论框架。全书共分十二章，涵盖了多相流体动力学的核心概念、关键模型、计算方法以及典型工业应用场景，旨在为读者构建一个扎实且全面的专业知识体系。 二、 理论基础与数学模型 本书开篇即从多相流体的基本定义入手，清晰界定了气体-液体、液体-液体、气体-固体、液体-固体以及气-液-固等多种混合物体系的特征。随后，详细介绍了描述多相流动的守恒方程组，包括质量守恒、动量守恒和能量守恒方程。书中重点阐述了两种主要的数学建模方法： 1. 欧拉-欧拉（Euler-Euler）方法： 该方法将各相视为连续介质，各自独立地求解一组守恒方程，并通过相间耦合项（如曳力、升力、虚拟质量力、湍流相互作用等）来描述相与相之间的相互作用。本书深入剖析了不同尺度下的曳力模型（如球形颗粒曳力、非球形颗粒曳力、气泡曳力等）、相间传热模型以及相间湍流模型，并讨论了这些模型在不同流型下的适用性与局限性。 2. 欧拉-拉格朗日（Euler-Lagrange）方法： 此方法将连续相（通常是流体）视为欧拉场，而非连续相（通常是颗粒、液滴或气泡）视为拉格朗日质点，分别求解其运动轨迹和受力。本书详细介绍了欧拉-拉格朗日方法中的颗粒轨迹计算，包括粒子在流场中的受力分析，如曳力、重力、浮力、虚拟质量力、压力梯度力、布朗运动力等，并特别强调了在考虑复杂流动情况下的粒子动力学建模。 此外，本书还涵盖了多相流动的流型（flow regimes）识别与预测，例如分散流、泡状流、弹状流、环状流、段塞流等，并介绍了基于相含量的阈值判据、能量判据以及湍流尺度的流型判据等多种识别方法。 三、 数值模拟方法与计算技术 在数值模拟方面，本书提供了多种先进的计算技术。对于欧拉-欧拉方法，重点介绍了基于有限体积法（Finite Volume Method, FVM）和有限差分法（Finite Difference Method, FDM）的离散化技术，以及求解耦合方程组的迭代算法和预条件技术。特别地，书中详细讲解了如何处理相间质量、动量和能量传递的数值离散问题。 对于欧拉-拉格朗日方法，本书阐述了如何利用数值方法求解连续相的Navier-Stokes方程，并在此基础上计算大量离散相粒子的运动轨迹。本书还详细介绍了颗粒碰撞模型、颗粒破碎模型以及颗粒团聚模型，这些模型对于准确模拟多相流中颗粒的行为至关重要。 为了处理复杂几何形状和精细的流动特征，本书还介绍了先进的网格生成技术，如自适应网格加密（Adaptive Mesh Refinement, AMR）和重叠网格（Overset Grids），以及它们在多相流模拟中的应用。 四、 湍流与相间耦合 湍流是影响多相流行为的关键因素之一。本书系统地探讨了多相流中的湍流模型，包括： 单相湍流模型在多相流中的应用： 如RANS（雷诺平均纳维-斯托克斯）模型（k-ε、k-ω等）及其在多相流中的修正。 多相湍流模型： 如直接模拟涡耗散（EDC）模型、涡黏性模型、湍流输运模型等，这些模型旨在直接或间接考虑相间湍流的相互影响。 颗粒对湍流的影响： 颗粒如何影响流场的湍流强度、湍流尺度，以及由此产生的湍流调制效应（turbulent modulation）。 相间耦合是多相流模拟的难点和重点。本书深入分析了不同相之间的动量、质量和能量传递机制，并提供了相应的耦合模型。例如，在气-固两相流中，颗粒对气流的阻碍作用、颗粒的动量对气流的贡献，以及气流对颗粒的曳力作用。在液-液两相流中，界面的连续性、表面张力以及相界面的变形对流动的影响。 五、 实验测量技术与验证 理论模型和数值模拟的准确性离不开实验验证。本书介绍了几种常用的多相流实验测量技术，包括： 粒子图像测速（PIV）和粒子跟踪测速（PTV）： 用于测量流体和颗粒的速度场。 激光诱导荧光（LIF）： 用于测量浓度场和温度场。 相位多普勒粒子分析（PDPA）： 用于同时测量颗粒的大小和速度。 阻抗探头和电阻探头： 用于识别流型和测量局部含气量/含液量。 X射线成像和核磁共振成像（MRI）： 用于可视化和量化复杂多相流的结构。 本书强调了实验数据在模型开发、参数校准以及数值模拟结果验证中的重要作用，并讨论了如何将实验数据与数值模拟结果进行有效对比和分析。 六、 工程应用实例 本书的最后一章集中展示了多相流体动力学在各个工程领域的广泛应用，旨在帮助读者理解理论知识的实际价值： 化工过程： 气-液反应器（如鼓泡塔、喷雾塔、流化床反应器）、萃取塔、结晶器、管输混合物等。 能源领域： 燃气轮机燃烧器、锅炉中的燃烧过程、石油天然气开采中的多相流输送、核反应堆中的冷却剂流动等。 环境保护： 烟气脱硫脱硝过程、污水处理中的曝气过程、大气污染物扩散模型等。 生物医药： 药物递送、细胞培养、血液流动等。 航空航天： 火箭发动机燃烧、高超声速流动中的气-固/气-液耦合等。 通过对这些典型案例的分析，读者可以深入理解多相流体动力学理论在解决实际工程问题中的应用方法和思路。 七、 总结与展望 《多相流体动力学：理论与应用》旨在为读者提供一个全面、深入且实用的多相流知识体系。本书强调理论的严谨性、模型的先进性、模拟的可靠性以及应用的广泛性，为从事多相流研究、开发和工程应用的专业人士提供了宝贵的参考。本书最后也对多相流研究的未来发展趋势进行了展望，包括对复杂流态的更精确描述、对相间耦合机制的深入理解、多尺度模拟方法的融合以及人工智能在多相流预测与控制中的应用等。

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读完《液·固两相流基础》的部分章节，我最大的感受是其内容组织上显得有些“跳跃”。它似乎更侧重于对特定复杂现象的深度挖掘，而不是对整个学科体系的系统梳理。例如，关于颗粒团聚体（Agglomerates）的动力学描述部分，作者采用了非常前沿的离散单元法（DEM）结合流体力学计算（CFD）的耦合思路，这无疑是当前研究的热点和难点。然而，在引入这些高级模型之前，对基础的曳力系数（Drag Coefficient）和虚拟质量力（Virtual Mass Force）在不同浓度下的经验公式演变过程，阐述得不够连贯。我花了不少时间去回顾其他教材中关于这些经典模型的内容，才勉强跟上作者的思路。如果作者能将基础概念的介绍与前沿模型的推导做一个更平滑的过渡，比如用一个清晰的框架图展示从经典到现代模型的演进路径，读起来的体验会大大提升。现在的结构，更像是不同研究小组的最新成果汇编，缺乏一条贯穿始终的主线来引导读者的思维，使得知识点的吸收效率受到了一定的影响。

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这本《液·固两相流基础》读起来，我感觉作者在尝试构建一个既有深度又兼具广度的理论框架，但这似乎更像是一本为专业研究者准备的“武功秘籍”，而非面向初学者的入门指南。书中详尽地阐述了湍流模型、界面传输机制以及复杂的数值求解方法，那些关于雷诺应力模型（RSM）的修正与应用，以及欧拉-欧拉（Euler-Euler）和欧拉-拉格朗日（Euler-Lagrange）方法的适用边界，对于我这样刚接触这个领域的人来说，信息量实在太过庞大了。我试图在其中寻找一些清晰的物理图像，比如在管道中颗粒物的悬浮机理或是气泡的破碎与聚并过程的简化描述，但大部分篇幅都沉浸在复杂的张量分析和偏微分方程的推导中，这使得初学者很难建立起直观的认识。例如，在讨论动量守恒方程的封闭性问题时，作者似乎默认读者已经非常熟悉边界层理论和湍流场的基本性质，缺少了对核心假设和简化条件的细致剖析。我期待能有更多贴近工程实际的案例分析，比如在反应器设计或气固流化床中的应用实例，用以佐证理论的有效性，但目前看来，这些工程层面的联系被处理得相对抽象和理论化了。整体感觉，它是一部非常扎实的理论专著，但缺乏必要的“脚手架”来帮助读者攀登理论的高峰。

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深入阅读《液·固两相流基础》后，我发现它在处理多尺度效应方面展现了独特的视角，这一点非常吸引我。作者没有局限于宏观尺度的平均方程，而是深入探讨了介观尺度上流体与颗粒相互作用的细节。书中对非均匀分布导致的弥散相（Dispersed Phase）的非平衡效应进行了详尽的论述，这对于理解高剪切或高浓度的两相流体系至关重要。然而，这种深度也带来了一个问题：对于非专业领域的读者来说，如何将这些高精度的、微观尺度的修正项有效地整合到工程上常用的宏观模型中，缺乏一个清晰的指导方针。例如，当我们在设计一个大型工业分离器时，是应该优先考虑精确的微观力学模型，还是采用经过工程简化的经验关系？作者提供了丰富的理论工具，但对于“何时使用何种工具”的决策层面，讨论得相对保守。我更希望看到一些关于模型选择的成本效益分析，或者是一个决策树，帮助工程师在计算精度和计算资源之间做出权衡。这使得这本书更偏向于学术研究的“工具箱”，而非工程实践的“操作手册”。

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这本书的排版和图表质量，说实话，并没有达到我心目中“基础教材”应有的水准。许多公式的下标和上下标挤在一起，特别是涉及到张量表示和矢量运算的部分，如果不仔细辨认，很容易看错变量。更让我感到困扰的是，许多关键的物性参数的取值范围，或者用于验证模型的实验数据来源，标注得过于简略，甚至有些图表直接缺少坐标轴的物理单位和刻度范围的清晰说明。在学习流体力学时，对这些细节的把控至关重要，因为一个小小的量纲错误，可能导致整个计算结果的天壤之别。我尝试在书的附录中寻找一个标准的符号表或常数列表，但似乎没有找到一个集中的地方进行查阅，每次遇到新的符号，都得翻回前面寻找定义。这对于需要频繁进行公式引用的读者来说，是一个不小的负担。一本注重“基础”的书，应该在细节呈现上更加严谨和人性化，确保读者在查阅和应用时能一目了然，而不是需要耗费额外精力去“破译”图表本身。

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这本书的内容在“固相”的描述上显得尤为突出和深入，但对于“液相”的复杂性，尤其是当液体自身表现出非牛顿特性时，处理得略显单薄了。在两相流中，液体往往不是理想的牛顿流体，其黏度和应力应变率的关系会随剪切速率变化，这直接影响了气泡或颗粒周围的流场结构。在讨论“液·固”这个组合时，如果液体本身就是非牛顿的（比如聚合物溶液或浆体），其本构方程的引入和与颗粒动量交换的耦合，应该是一个重要的章节。然而，在当前的版本中，对非牛顿液体的讨论似乎只是作为牛顿流体的简单扩展，缺乏对幂律指数、屈服应力等关键参数如何改变相间作用力的专门分析。对于那些处理矿物加工、食品工程或生物流体等涉及复杂流体的研究人员来说，这个“基础”可能需要补充更多关于流变学与两相耦合的专门论述，以达到真正意义上的全面和完备。

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