能源與動(dòng)力工程計(jì)算機(jī)模擬實(shí)訓(xùn)
定 價(jià):98 元
- 作者:劉向東主編
- 出版時(shí)間:2023/9/1
- ISBN:9787122436382
- 出 版 社:化學(xué)工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TK-39
- 頁碼:213
- 紙張:
- 版次:1
- 開本:24cm
本書以“物理模型+數(shù)學(xué)模型+代碼實(shí)現(xiàn)”的形式,介紹應(yīng)用MATLAB、C++、OpenFOAM等常用計(jì)算機(jī)程序語言或開源軟件進(jìn)行能源與動(dòng)力專業(yè)典型理論與工程案例的計(jì)算機(jī)模擬與分析,所展示的案例囊括了熱力學(xué)、流動(dòng)、傳熱、多相流、燃燒與化學(xué)反應(yīng)、流體機(jī)械6個(gè)專業(yè)細(xì)分方向,并給出了程序代碼或軟件操作流程。
1.國內(nèi)鮮有的針對能源與動(dòng)力工程專業(yè)的計(jì)算模擬指導(dǎo)性教程,內(nèi)容涵蓋熱力學(xué)、流動(dòng)、傳熱、多相流、燃燒與化學(xué)反應(yīng)、流體機(jī)械6個(gè)專業(yè)細(xì)分方向。
2.多位專家名師以“物理模型+數(shù)學(xué)模型+程序設(shè)計(jì)+結(jié)果展示”的知識(shí)結(jié)構(gòu)展現(xiàn)模擬仿真的關(guān)鍵思路與方法。
3.基于MATLAB、C++、OpenFOAM等常用編程語言或軟件,匹配不同的場景需求。
4.下載實(shí)例源碼進(jìn)行實(shí)踐,幫助快速掌握模擬精髓,以實(shí)現(xiàn)更個(gè)性化的模擬需求。
近些年來,隨著電子和信息技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)性能持續(xù)提升,軟件工具不斷更新進(jìn)步,計(jì)算機(jī)模擬在能源與動(dòng)力工程領(lǐng)域的參與度越來越高,展現(xiàn)出了經(jīng)濟(jì)性、安全性、靈活性等多重優(yōu)點(diǎn),促進(jìn)了能源動(dòng)力科學(xué)研究的進(jìn)步和工程技術(shù)的發(fā)展。但開展能源與動(dòng)力工程計(jì)算機(jī)模擬需要具備全面的專業(yè)知識(shí)和扎實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)以及一定的編程能力,這對能源與動(dòng)力工程專業(yè)的學(xué)生提出了較高要求。而到目前為止,國內(nèi)針對能源與動(dòng)力工程專業(yè)計(jì)算機(jī)模擬類實(shí)踐課程的指導(dǎo)性教材較少。為了培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)解決能源與動(dòng)力工程實(shí)際問題的能力,加深他們對專業(yè)理論知識(shí)的理解,并為其將來從事能源與動(dòng)力工程模擬工作或開展相關(guān)科學(xué)研究打下良好基礎(chǔ),我們在多年教學(xué)改革實(shí)踐的基礎(chǔ)上,編寫了本書。
全書共分為八章,第1章介紹計(jì)算機(jī)模擬的基本理論及其在能源與動(dòng)力工程專業(yè)的應(yīng)用,第2章至第7章介紹熱力學(xué)、流動(dòng)、傳熱、多相流、燃燒與化學(xué)反應(yīng)、流體機(jī)械6個(gè)專業(yè)細(xì)分方向上典型教學(xué)或?qū)嵺`案例的計(jì)算機(jī)模擬與分析方法,第8章介紹能源與動(dòng)力工程專業(yè)的其他常用計(jì)算機(jī)模擬軟件。本書在編寫案例時(shí),首先是介紹有關(guān)背景知識(shí)和科學(xué)規(guī)律,然后使用適當(dāng)?shù)亩棵枋龇椒?gòu)建研究對象的物理模型和數(shù)學(xué)模型,再采用合適的程序語言/軟件和數(shù)值計(jì)算方法來進(jìn)行運(yùn)算求解并獲得計(jì)算結(jié)果,最后對典型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行展示并加以分析討論,力求做到理論與實(shí)踐相結(jié)合,深入淺出地展現(xiàn)能源與動(dòng)力工程計(jì)算機(jī)模擬的關(guān)鍵思路和主要方法。書中各種案例的程序設(shè)計(jì)與運(yùn)算均以實(shí)例程序代碼或軟件操作教程為核心,所涉及的MATLAB、C++、OpenFOAM 等程序語言或開源軟件均很常見,語言編譯或軟件操作容易上手且相關(guān)學(xué)習(xí)資料或操作手冊獲取方便。
本書由揚(yáng)州大學(xué)劉向東教授擔(dān)任主編,東南大學(xué)張程賓教授和鄧梓龍副教授擔(dān)任副主編,參與編寫的人員包括揚(yáng)州大學(xué)徐寅副教授、黃先北副教授、 孫振業(yè)副教授、于程副教授。其中劉向東編寫第1章、第4章和第5章,張程賓編寫第2章,鄧梓龍編寫第3章,徐寅編寫第6章,黃先北編寫7.1節(jié)和7.2節(jié),孫振業(yè)編寫7.3節(jié)和7.4節(jié),于程編寫第8章。
在本書編寫過程中,課題組老師于程、沈超群、吳梁玉和研究生樊成成、盧悅、張玉峰等在文獻(xiàn)整理、插圖制作和文字校稿等方面提供了很多幫助,在此表示感謝。本書的出版還得到了國家自然科學(xué)基金和MathWorks圖書計(jì)劃的支持,在此一并感謝。
由于編者水平有限,加之編寫時(shí)間倉促,懇請讀者對書中的不妥之處批評指正。
編者
第1章 概述 001
1.1 計(jì)算機(jī)模擬的基本概念 001
1.2 計(jì)算機(jī)模擬的作用與特點(diǎn) 002
1.3 計(jì)算機(jī)模擬的基本步驟 003
1.4 計(jì)算機(jī)模擬在能源與動(dòng)力工程專業(yè)的應(yīng)用 003
第2章 熱力學(xué)模擬 006
2.1 低溫朗肯循環(huán)模擬 006
2.1.1 引言 006
2.1.2 物理模型 007
2.1.3 數(shù)學(xué)模型 007
2.1.4 程序設(shè)計(jì)與運(yùn)算 008
2.1.5 結(jié)果展示與分析 009
2.2 熱力循環(huán)工質(zhì)優(yōu)選模擬 010
2.2.1 引言 010
2.2.2 物理模型 011
2.2.3 數(shù)學(xué)模型 011
2.2.4 程序設(shè)計(jì)與運(yùn)算 013
2.2.5 結(jié)果展示與分析 021
2.3 Kalina 循環(huán)模擬 021
2.3.1 引言 021
2.3.2 物理模型 022
2.3.3 數(shù)學(xué)模型 023
2.3.4 程序設(shè)計(jì)與運(yùn)算 024
2.3.5 結(jié)果展示與分析 028
參考文獻(xiàn) 028
第3章 流動(dòng)模擬 029
3.1 頂蓋驅(qū)動(dòng)流模擬 029
3.1.1 引言 029
3.1.2 物理模型 029
3.1.3 數(shù)學(xué)模型 030
3.1.4 程序設(shè)計(jì)與運(yùn)算 031
3.1.5 結(jié)果展示與分析 037
3.2 泊肅葉流模擬 038
3.2.1 引言 038
3.2.2 物理模型 038
3.2.3 數(shù)學(xué)模型 039
3.2.4 程序設(shè)計(jì)與運(yùn)算 039
3.2.5 結(jié)果展示與分析 045
3.3 卡門渦街流模擬 046
3.3.1 引言 046
3.3.2 物理模型 046
3.3.3 數(shù)學(xué)模型 046
3.3.4 程序設(shè)計(jì)與運(yùn)算 047
3.3.5 結(jié)果展示與分析 053
參考文獻(xiàn) 054
第4章 傳熱模擬 055
4.1 一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)模擬 055
4.1.1 引言 055
4.1.2 物理模型 055
4.1.3 數(shù)學(xué)模型 056
4.1.4 程序設(shè)計(jì)與運(yùn)算 057
4.1.5 結(jié)果展示與分析 059
4.2 一維非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)模擬 059
4.2.1 引言 059
4.2.2 物理模型 060
4.2.3 數(shù)學(xué)模型 060
4.2.4 程序設(shè)計(jì)與運(yùn)算 061
4.2.5 結(jié)果展示與分析 063
4.3 二維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)模擬 064
4.3.1 引言 064
4.3.2 物理模型 064
4.3.3 數(shù)學(xué)模型 065
4.3.4 程序設(shè)計(jì)與運(yùn)算 066
4.3.5 結(jié)果展示與分析 071
4.4 二維非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)模擬 072
4.4.1 引言 072
4.4.2 物理模型 072
4.4.3 數(shù)學(xué)模型 073
4.4.4 程序設(shè)計(jì)與運(yùn)算 074
4.4.5 結(jié)果展示與分析 080
參考文獻(xiàn) 081
第5章 多相流模擬 082
5.1 剪切流場內(nèi)液滴形變模擬 082
5.1.1 引言 082
5.1.2 物理模型 082
5.1.3 數(shù)學(xué)模型 083
5.1.4 程序設(shè)計(jì)與運(yùn)算 084
5.1.5 結(jié)果展示與分析 094
5.2 二維Rayleigh-Taylor 不穩(wěn)定性流動(dòng)模擬 095
5.2.1 引言 095
5.2.2 物理模型 096
5.2.3 數(shù)學(xué)模型 096
5.2.4 程序設(shè)計(jì)與運(yùn)算 097
5.2.5 結(jié)果展示與分析 113
5.3 單液滴蒸發(fā)模擬 114
5.3.1 引言 114
5.3.2 物理模型 114
5.3.3 數(shù)學(xué)模型 114
5.3.4 程序設(shè)計(jì)與運(yùn)算 115
5.3.5 結(jié)果展示與分析 131
5.4 固液相變傳熱模擬 132
5.4.1 引言 132
5.4.2 物理模型 132
5.4.3 數(shù)學(xué)模型 133
5.4.4 程序設(shè)計(jì)與運(yùn)算 134
5.4.5 結(jié)果展示與分析 141
參考文獻(xiàn) 142
第6章 燃燒與化學(xué)反應(yīng)模擬 144
6.1 化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模擬 144
6.1.1 引言 144
6.1.2 物理模型 144
6.1.3 數(shù)學(xué)模型 145
6.1.4 程序設(shè)計(jì)與運(yùn)算 145
6.1.5 結(jié)果展示與分析 146
6.2 絕熱燃燒溫度模擬 147
6.2.1 引言 147
6.2.2 物理模型 147
6.2.3 數(shù)學(xué)模型 147
6.2.4 程序設(shè)計(jì)與運(yùn)算 148
6.2.5 結(jié)果展示與分析 156
6.3 化學(xué)體系熱力學(xué)平衡模擬 156
6.3.1 引言 156
6.3.2 物理模型 157
6.3.3 數(shù)學(xué)模型 157
6.3.4 程序設(shè)計(jì)與運(yùn)算 159
6.3.5 結(jié)果展示與分析 163
參考文獻(xiàn) 164
第7章 流體機(jī)械模擬 166
7.1 離心泵內(nèi)部流動(dòng)模擬 166
7.1.1 引言 166
7.1.2 物理模型 167
7.1.3 數(shù)學(xué)模型 168
7.1.4 模擬設(shè)計(jì)與設(shè)置 169
7.1.5 結(jié)果展示與分析 174
7.2 水翼空化流場模擬 177
7.2.1 引言 177
7.2.2 物理模型 177
7.2.3 數(shù)學(xué)模型 178
7.2.4 模擬設(shè)計(jì)與設(shè)置 179
7.2.5 結(jié)果展示與分析 185
7.3 風(fēng)力機(jī)翼型氣動(dòng)模擬 188
7.3.1 引言 188
7.3.2 物理模型 189
7.3.3 數(shù)學(xué)模型 189
7.3.4 程序設(shè)計(jì)與運(yùn)算 190
7.3.5 結(jié)果展示與分析 193
7.4 風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪氣動(dòng)模擬 194
7.4.1 引言 194
7.4.2 物理模型 194
7.4.3 數(shù)學(xué)模型 198
7.4.4 程序設(shè)計(jì)與運(yùn)算 202
7.4.5 結(jié)果展示與分析 206
參考文獻(xiàn) 207
第8章 能源與動(dòng)力工程專業(yè)其他常用計(jì)算機(jī)模擬軟件 208
8.1 ANSYS Fluent 208
8.2 ANSYS CFX 210
8.3 Aspen Plus 211
8.4 COMSOL Multiphysics 212
參考文獻(xiàn) 213