熱能工程與先進能源技術仿真與設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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蘇石川，孔為，陳代芬 等 著

圖書標籤:

• 熱能工程
• 能源技術
• 仿真
• 設計
• 熱力學
• 傳熱學
• 可再生能源
• 節能
• 能源係統
• 計算流體力學

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122219428

版次：1

商品編碼：11580941

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2015-01-01

用紙：膠版紙

頁數：293

字數：516000

正文語種：中文

編輯推薦

　　能量轉化中涉及的傳熱、傳質及導電過程具有通用性和代錶性。本書是針對能源技術的基本技術特徵，運用COMSOLMultiphysics軟件對熱能工程及幾種可再生能源的仿真模擬與設計，對具體的工程技術有一定的藉鑒作用。稿件所基於的軟件COMSOLMultiphysics是能源、力學等多物理場仿真的通用軟件，對其他學科也具有一定的參考價值。

內容簡介

　　能量轉化的核心基礎可能是多種多樣的，但就其整個能源應用裝置而言，大部分能源利用技術的研究、發展到最終的商業化都涉及傳熱、傳質及導電過程的工程分析設計。　　《熱能工程與先進能源技術仿真與設計》主要以COMSOLMultiphysics軟件為工具，首先介紹瞭傳質、傳熱、導電等單個物理過程的仿真，然後以燃料電池為例詳細介紹多物理場間的耦閤仿真。在經典物理的範疇內，大部分工程問題都可抽象為二階及二階以下的微分方程形式，因此本書中基於傳熱、傳質及導電的耦閤研究方法完全可推廣應用於能源應用研究過程中遇到的其他物理、化學過程的工程建模分析。讀者通過對本書的閱讀和理解，可係統掌握使用有限元工程軟件針對能源應用研究過程中遇到的各種工程問題進行數值建模和分析優化設計的技能。　　《熱能工程與先進能源技術仿真與設計》可供COMSOL軟件用戶，化工領域的本科生、研究生，能源動力類的本科生、研究生使用，也可供能源行業技術人員、研究人員參考。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論1.1 能源使用與環境1.2 當前能源利用概述1.2.1 鍋爐燃燒及燃煤發電概述1.2.2 太陽能直接熱利用概述1.2.3 太陽能光伏發電概述1.2.4 核能發電技術概述1.2.5 燃料電池發電技術概述1.2.6 海洋能（潮汐能、波浪能、洋流能、海洋溫差能）利用概述1.2.7 水力能、風能、生物質能、地熱能利用概述1.3 發展傳熱-傳質-電磁工程仿真技術的重要性參考文獻
第2章 幾何結構2.1 建立一維幾何結構2.1.1 點的建立2.1.2 綫段的建立2.1.3 多段綫的建立2.2 建立二維幾何結構2.2.1 圓的創建2.2.2 橢圓的創建2.2.3 矩形的創建2.2.4 正方形的創建2.2.5 多邊形的創建2.3 二維幾何結構的布爾運算2.3.1 並集2.3.2 交集2.3.3 差集2.3.4 組閤2.4 編輯二維幾何結構2.4.1 選擇幾何結構對象2.4.2 修改幾何結構對象2.4.3 創建幾何結構對象副本2.5 倒角與圓角2.5.1 倒角2.5.2 圓角2.6 二維綜閤實例2.7 建立三維幾何結構2.7.1 長方體的創建2.7.2 圓柱體的創建2.7.3 圓錐體的創建2.7.4 球體的創建2.8 通過二維對象創建三維模型2.8.1 拉伸2.8.2 鏇轉2.9 三維幾何結構的布爾運算2.9.1 並集2.9.2 交集2.9.3 差集2.10 編輯三維幾何結構2.10.1 陣列2.10.2 復製2.10.3 鏡像2.10.4 移動2.10.5 鏇轉2.11 三維綜閤實例參考文獻
第3章 網格劃分3.1 建立自由三角形網格3.1.1 根據係統默認尺寸直接生成自由網格3.1.2 利用Size控製不同邊的網格尺寸3.1.3 利用Size控製不同區域的網格尺寸3.1.4 利用Distribution控製不同邊的網格數量3.2 建立結構網格3.3 建立自由四邊形網格3.4 建立邊界層網格3.5 建立拉伸網格3.6 建立雙重網格3.7 建立裝配體網格3.8 邊網格3.9 復製網格3.9.1 復製麵網格3.9.2 復製體網格3.10 網格轉換3.10.1 麵轉換3.10.2 體轉換3.11 網格劃分綜閤實例參考文獻
第4章 數學方程求解4.1 代數方程4.1.1 COMSOL? 默認算子、常數及函數4.1.2 一元一階方程求解過程4.1.3 一元多階方程的求解4.1.4 二元一階方程組求解4.1.5 二元多階方程組4.2 超越方程4.3 微分方程4.3.1 COMSOL符號約定4.3.2 微分方程的分類4.3.3 常微分方程4.3.4 偏微分方程4.3.5 微分代數方程4.3.6 經典微分方程參考文獻
第5章 傳質仿真5.1 物質擴散涉及的物理量5.2 Fick's model簡介5.3 Stefan-Maxwell model簡介5.4 Dusty gas model簡介5.5 具有菲剋定律形式的塵氣模型簡介5.5.1 兩組分塵氣模型5.5.2 多組分塵氣模型5.6 FM應用實例5.6.1 引言5.6.2 模型定義5.6.3 結果與討論5.6.4 模型簡介5.7 SMM應用實例5.7.1 引言5.7.2 模型定義5.7.3 模型簡介5.8 DGMFM應用實例5.8.1 引言5.8.2 模型定義5.8.3 模型簡介參考文獻
第6章 傳熱仿真6.1 熱傳導6.2 熱對流6.3 熱輻射6.4 換熱器仿真6.4.1 引言6.4.2 模型定義6.4.3 結果與討論6.4.4 模型簡介6.5 汽車刹車盤在刹車前後溫度變化仿真6.5.1 引言6.5.2 模型定義6.5.3 結果與討論6.5.4 模型簡介6.6 水杯中的自然對流仿真6.6.1 引言6.6.2 模型定義6.6.3 結果與討論6.6.4 模型簡介參考文獻
第7章 動量仿真7.1 自由空間中的動量方程7.2 多孔介質中的動量方程7.3 流體閥仿真7.3.1 引言7.3.2 模型定義7.3.3 模型簡介7.4 混閤器內部流場數值模擬7.4.1 引言7.4.2 模型定義7.4.3 結果與討論7.4.4 模型簡介參考文獻
第8章 導電仿真8.1 電荷守恒方程8.2 電導率8.3 有效電導率的計算8.3.1 引言8.3.2 模型定義8.3.3 結果與討論8.3.4 模型簡介參考文獻
第9章 燃料電池理論基礎9.1 能源危機9.2 燃料電池簡介9.2.1 燃料電池起源與發展9.2.2 燃料電池的分類9.2.3 固體氧化物燃料電池的開路電壓（Nernst勢）9.2.4 固體氧化物燃料電池的I-V麯綫9.3 固體氧化物燃料電池的數學模型9.3.1 固體氧化物燃料電池的幾何結構9.3.2 動量守恒方程9.3.3 能量守恒方程9.3.4 質量守恒方程9.3.5 導電方程9.3.6 電化學模型參考文獻
第10章 固體氧化物燃料電池仿真10.1 固體氧化物燃料電池多物理場模型10.1.1 引言10.1.2 模型定義10.2 模型簡介10.2.1 模型嚮導10.2.2 全局定義10.2.3 創建幾何模型10.2.4 定義設置10.2.5 邊界條件設置10.2.6 網格劃分10.2.7 計算10.2.8 結果與討論參考文獻

前言/序言

深入探索材料科學的邊界：納米結構、新型閤金與功能塗層技術 圖書簡介 本書聚焦於當代材料科學領域的前沿研究與工程應用，旨在為讀者構建一個從微觀結構到宏觀性能的完整認知體係。我們不再關注宏觀尺度的熱力學循環與能源轉換效率，而是將視角聚焦於材料的本徵屬性及其在極端條件下的行為錶現，特彆是納米尺度的形貌控製、新型閤金的相變行為以及高性能功能塗層的界麵工程。 本書共分為七個核心部分，內容深度與廣度兼顧，力求展現材料科學研究的復雜性與無限潛力。 --- 第一部分：納米材料的構築與錶徵 本部分深入探討瞭如何精確控製材料的尺寸、形狀和錶麵活性，以實現性能的突破。 1.1 尺寸效應與量子限域 重點闡述瞭當材料尺寸進入納米尺度後，電子能帶結構和光電響應發生的根本性變化。我們將詳細分析量子點（Quantum Dots）的閤成方法——包括濕化學法（如溶膠-凝膠和熱解法）以及物理氣相沉積（PVD）的變體，並探討如何通過調節顆粒大小來精確調控其發射光譜和載流子動力學。內容涵蓋瞭激子束縛能、量子限製效應在催化劑活性位點設計中的應用。 1.2 錶麵工程與界麵張力 材料的宏觀性能往往由其錶麵和界麵決定。本章深入研究瞭高比錶麵積納米結構的形成機製，例如通過模闆法製備的有序介孔材料（如沸石和MOFs的特定衍生物）。我們將解析錶麵能對納米晶粒生長動力學的影響，以及如何利用錶麵官能團化來提高納米顆粒在不同基體中的分散性和穩定性，這對復閤材料的力學性能至關重要。 1.3 尖端錶徵技術解析 聚焦於揭示納米結構細節的先進分析手段。詳細介紹瞭高分辨透射電子顯微鏡（HR-TEM）在晶格缺陷分析中的應用，特彆是同步輻射X射綫衍射（XRD）如何用於實時監測納米材料的相變過程。此外，還將涵蓋原子力顯微鏡（AFM）在測量局部電勢和機械性能方麵的技術細節。 --- 第二部分：高性能結構閤金的設計與冶金學 本部分將材料科學的焦點從輕質能源載體轉移到承受高應力、高溫度環境的關鍵結構件。 2.1 先進高溫閤金的微觀組織控製 深入探討鎳基、鈦基和鈮基高溫閤金中，如何通過精確控製$gamma/gamma'$相的體積分數、析齣形狀和取嚮，以實現優異的抗蠕變性能。內容包括定嚮凝固技術、增材製造（AM）過程中閤金粉末的熔化與重結晶行為，以及高溫下位錯運動和晶界遷移的物理模型。 2.2 強韌化機製的復閤化研究 研究如何通過引入第二相彌散質點（如碳化物、氧化物或金屬間化閤物）來有效釘紮位錯。詳細分析瞭晶界工程（Grain Boundary Engineering）在提高閤金韌性中的作用，包括如何通過控製雜質在晶界上的偏聚來抑製脆性斷裂。重點分析瞭高熵閤金（HEAs）中“無序”結構對熵驅動穩定性和機械性能的協同影響。 2.3 疲勞與斷裂韌性的多尺度模擬 本章側重於計算材料學在預測結構壽命中的應用。我們將介紹基於密度泛函理論（DFT）計算閤金體係的結閤能和彈性模量，以及使用相場模型（Phase-Field Modeling）模擬裂紋萌生與擴展的路徑。這些模擬工具為閤金的理性設計提供瞭理論支撐。 --- 第三部分：功能性塗層與錶麵改性技術 本部分集中探討如何通過對材料錶麵進行精確改性，賦予其特殊的電學、光學或耐腐蝕性能，而非關注能量的産生或傳輸。 3.1 物理氣相沉積（PVD）與化學氣相沉積（CVD）的工藝優化 全麵梳理瞭磁控濺射、電子束蒸發等PVD技術在製備薄膜時的參數控製，特彆是如何調節入射能量和基底溫度來影響薄膜的應力狀態和緻密性。對比分析瞭等離子體增強CVD（PECVD）在製備高純度、低溫沉積薄膜（如氮化矽、氧化鋁）中的優勢與挑戰。 3.2 耐磨損與抗腐蝕塗層體係 重點介紹硬質塗層（如類金剛石DLC、TiN/TiAlN多層膜）的設計原理。分析瞭塗層與基體之間的粘附力機製，以及如何通過中間層（Interlayer）的優化來有效緩解熱膨脹係數失配帶來的內應力，從而提高塗層在衝擊載荷下的剝落抗性。 3.3 光電與生物活性塗層 探討瞭用於光學器件的介質多層膜設計，包括光柵耦閤器和增透膜的精密光學厚度控製。同時，簡要介紹瞭生物醫學領域中，用於提高植入物錶麵親和力或抗菌性的特定功能化塗層技術。 --- 第四部分：先進計算方法在材料設計中的應用 本部分側重於理論模型和計算工具的運用，指導實驗研究的方嚮。 4.1 介觀尺度模擬 詳細介紹分子動力學（MD）模擬在研究晶界擴散、界麵潤濕性以及高分子鏈纏結等問題中的應用。討論瞭如何選擇閤適的力場參數集以準確捕捉材料的原子間相互作用。 4.2 機器學習在材料篩選中的潛力 概述如何利用高通量計算數據，結閤數據驅動模型（如神經網絡），加速預測新型化閤物的穩定性和潛在功能。討論瞭數據集的構建、特徵工程（Feature Engineering）在材料基因工程中的關鍵作用。 --- 總結與展望 本書不涉及熱力學過程的數值模擬，不討論熱機效率、燃燒優化或高級熱流體管理。它完全專注於材料的本徵結構、組成與性能之間的內在聯係，為緻力於研發下一代結構材料、功能薄膜以及納米器件的科研人員和工程師提供深入的理論指導和實驗參考。讀者將通過本書獲得材料學深層次的分析視角，遠超宏觀工程熱力學的範疇。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡直是教科書級彆的“硬核”氣質，充滿瞭嚴謹的學術氣息。從字體選擇到色彩搭配，無不透露著一股紮實可靠的工科範兒。當我翻開第一頁，那些密密麻麻的公式和圖錶立刻占據瞭我的全部注意力。顯然，這不是一本用來消遣的讀物，而是給那些真正想深入鑽研熱能領域，並且對仿真技術有一定基礎的工程師或高年級學生準備的“大部頭”。我特彆關注瞭其中關於流體力學和傳熱學的章節，作者似乎非常注重理論與實踐的結閤，沒有停留在空泛的理論闡述上，而是緊密圍繞實際工程問題展開討論，這對於我這種急需解決實際項目中遇到的復雜熱物理耦閤問題的人來說，簡直是雪中送炭。書中對不同數值計算方法的比較分析尤為深入，我能感受到作者在選擇和解釋這些方法時所下的苦功，力求讓讀者理解每種方法背後的適用條件和潛在的局限性，而不是簡單地羅列公式，這一點非常贊賞。

評分☆☆☆☆☆

我是在尋找如何優化現有工業鍋爐熱效率的背景下接觸到這本大作的。我本以為它會提供一套現成的、可直接套用的優化算法流程。事實上，這本書提供瞭的是構建優化框架的“工具箱”和“思維模型”。作者強調的是，不同的工況和不同的燃料特性要求設計者必須重新審視和調整模型參數，沒有“一招鮮吃遍天”的萬能鑰匙。這種強調設計者主動思考而非被動接受的態度，在充斥著“即插即用”解決方案的今天，顯得尤為可貴。它訓練的不是操作員，而是熱能係統的“架構師”。雖然我沒有直接找到針對我特定爐型的最優燃燒配比數據，但書中關於湍流模型選擇對 NOx 排放預測精度的影響分析，給瞭我一個全新的視角去審視我目前的模擬設置。這本書成功地將一個復雜的工程學科，拆解成瞭可以被係統化處理的模塊，對於提升工程人員的係統設計能力，具有深遠的指導意義。

評分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀體驗，坦率地說，需要極大的專注度和毅力。它的邏輯結構非常清晰，從基礎的熱力學原理齣發，逐步過渡到復雜的係統建模和仿真分析，知識體係的搭建是循序漸進的，這一點值得肯定。但是，章節之間的銜接偶爾會顯得有些突兀，仿佛是把幾篇獨立的研究報告強行整閤在瞭一起，缺少一些流暢的敘事性。尤其是在討論到某些特定的先進能源設備時，突然插入的大段數學推導，可能會讓非數學背景深厚的工程師感到吃力。我花瞭相當多的時間來消化那些關於邊界條件處理和網格劃分策略的部分，這些細節決定瞭仿真結果的成敗。作者在某些關鍵的假設條件上解釋得不夠充分，導緻我不得不頻繁地翻閱前幾章的基礎內容來重新建立上下文聯係，這無疑打斷瞭閱讀的連貫性。如果能在保持深度不變的前提下，增加一些案例解析中對“為什麼選擇這個模型而非那個模型”的哲學思考，閱讀體驗會大大提升。

評分☆☆☆☆☆

從內容排版的角度來看，這本書的圖錶質量是其一大亮點。那些展示溫度場、流速分布和能量流嚮的彩色插圖，清晰度極高，色彩對比度適宜，對於理解復雜的物理現象至關重要。很多熱能問題，尤其是涉及到多相流或燃燒場的模擬結果，僅僅通過文字描述是難以想象的，而這裏的配圖精準地彌補瞭這一空白。我尤其喜歡其中對不同仿真結果進行對比分析的圖錶，比如將實驗數據與數值模擬結果並置對比，這種直觀的驗證過程極大地增強瞭讀者對模型可靠性的信心。然而，書中似乎遺漏瞭對後處理軟件使用技巧的探討。既然是仿真設計方麵的書籍，讀者很可能希望瞭解如何有效地從龐大的仿真數據中提取齣有價值的工程指標，而不是僅僅停留在生成漂亮的三維雲圖階段。如果能加入關於數據挖掘和結果可視化的實用技巧，這本書的實用價值會更上一層樓。

評分☆☆☆☆☆

初次接觸這本書時，我其實對“先進能源技術”這部分內容抱有更高的期待，希望看到更多關於前沿的、尚未完全商業化的技術，比如下一代核能係統或者高效熱電轉換材料的深度剖析。然而，這本書的側重點似乎更偏嚮於傳統熱能係統的優化和基於成熟軟件的建模應用。這也不能算缺點，畢竟打好基礎比盲目追逐熱點更為重要。書中對於如何利用常用仿真軟件構建復雜係統的熱力學模型，提供瞭非常詳盡的步驟指導，對於初學者來說，這無疑是一份寶貴的“操作手冊”。不過，對於我這種已經熟悉基礎流程的讀者而言，內容稍微顯得有些“基礎”。我更希望看到的是對模型求解器收斂性問題的深入探討，或者對於處理非定常、高非綫性問題的獨到見解，這些在化工流程模擬中常常是最大的攔路虎。總的來說，它是一本優秀的入門到進階過渡教材，但要說它是站在技術前沿的探索之作，可能還差那麼一點火候。

評分☆☆☆☆☆

還沒看呢，信賴京東，點贊

評分☆☆☆☆☆

很順利的一次購物，很不錯！

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很好

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還可以

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不錯非常好，物流很快

評分☆☆☆☆☆

書的質量挺好的，實用性好

評分☆☆☆☆☆

太簡單，沒有任何復雜耦閤場的 講解，大麵積翻譯幫助文檔，隻適閤沒有入門的人。

評分☆☆☆☆☆

不錯不錯，有幫助……就是價格…………忘記要發票瞭

評分☆☆☆☆☆

內容上有一些些錯誤