光催化/纳米科学与技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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店铺： 博库网旗舰店

出版社： 科学

ISBN：9787030404756

商品编码：11751757669

开本：16

出版时间：2014-05-01

《计算流体力学在工程应用中的前沿进展》 内容简介 本书聚焦于计算流体力学（CFD）在现代工程领域中的最新发展与实际应用。随着高性能计算能力的飞速提升和数值算法的不断精进，CFD已成为解决复杂流动问题、优化系统设计、提升产品性能不可或缺的工具。本书系统性地梳理了当前CFD技术面临的主要挑战、突破性进展及其在航空航天、能源动力、环境工程、生物医学等关键行业中的深度融合与创新应用。 第一部分：CFD理论与数值方法的新趋势 本部分深入探讨了支撑现代CFD的核心理论框架和数值计算技术的革新方向。 1. 高精度与高分辨率的求解器发展： 重点介绍了非结构化网格技术的进步，特别是改进的黎曼求解器（如AUSM+、Roe格式的改进型）在处理激波和高马赫数流动中的精度提升。同时，探讨了有限体积法（FVM）和有限元素法（FEM）在处理复杂几何和多物理场耦合问题中的优势互补策略。对于瞬态问题的求解，基于时间推进的隐式/显式算法的稳定性与效率优化进行了详细分析，包括对大时间步长下求解器收敛性的改进措施。 2. 湍流模型的演进与验证： 湍流是工程CFD中最具挑战性的方面。本书详细阐述了雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）模型在特定流动场景下的局限性，并着重分析了大涡模拟（LES）和直接数值模拟（DNS）在需要精确捕捉涡结构和分离流动中的应用案例。特别关注了基于数据驱动的湍流模型（Data-Driven Turbulence Modeling），探讨了如何利用机器学习技术从高保真数据中学习并修正传统模型的封闭关系，以提高其在未知流场中的预测能力。 3. 多相流与界面捕捉技术： 在涉及液体、气体、固体颗粒或液滴混合的复杂系统中，准确模拟相间相互作用至关重要。本书系统介绍了相场法（Phase Field Method, PF）在处理复杂界面动力学上的优势，并对比了水平集方法（Level Set Method, LSM）和体积平均法（Volume of Fluid, VOF）在捕捉界面演化和防止数值扩散方面的性能差异。针对气固两相流，深入探讨了欧拉-欧拉（Euler-Euler）和欧拉-拉格朗日（Euler-Lagrange）模型的适用范围及耦合策略优化。 第二部分：多物理场耦合与先进计算策略 现代工程问题往往涉及流体动力学与热力学、电磁学、化学反应等多种物理过程的相互作用。本部分着重于多场耦合的CFD方法论。 4. 热-流-固耦合（FSI/TFI）： 针对柔性结构在流体载荷作用下的响应问题（如叶片颤振、管道振动），详细阐述了弱耦合、强耦合及完全耦合策略的实现细节。重点讨论了迭代子循环（sub-iteration）机制在保证流固界面间相互作用精度与计算效率之间的平衡方法。此外，对热-流耦合（TFI），特别是涉及高超声速流动中气动加热效应的模拟，给出了先进的传热模型和边界层处理技术。 5. 化学反应流与燃烧模拟： 在涉及化学反应的系统中，CFD的应用要求对反应动力学和组分输运有精确的描述。本书分析了有限速率化学（Finite-Rate Chemistry）模型与湍流燃烧模型（如PDF方法）的结合，特别是在涉及非平衡态反应和污染物生成机制分析中的应用。对于涉及催化剂表面的反应流，探讨了如何将表面反应速率纳入宏观CFD框架进行求解。 6. 内存优化与并行计算加速： 随着网格规模的增大（动辄亿级网格），高效的并行计算是CFD得以应用的关键。本书深入剖析了基于MPI和OpenMP的并行化策略，特别是针对非结构化网格数据的负载均衡算法（Load Balancing）优化。对于大规模瞬态问题的求解，探讨了预条件子（Preconditioners）的设计以及如何利用GPU/异构计算架构加速线性系统的求解过程，以显著缩短高保真模拟所需的时间。 第三部分：工程领域的创新应用案例分析 本部分通过具体的工程案例，展示了上述先进CFD技术如何驱动实际问题的解决和技术创新。 7. 航空航天：高超声速飞行器设计与气动弹性分析： 探讨了在极高马赫数下，如何精确模拟激波-边界层干扰对气动加热和结构载荷的影响。内容包括对稀薄气体效应（Rarefied Gas Effects）的初步探讨，以及在设计复杂进气道和尾喷管系统时，如何利用CFD优化推力矢量控制系统的性能。 8. 能源系统：先进反应堆与涡轮机械优化： 在新型核能反应堆（如熔盐堆、快堆）的设计中，CFD被用于模拟多介质自然循环冷却系统的稳定性和传热效率。在燃气轮机领域，重点分析了叶栅流动中的二次流、喘振（Surge）和流致振动（Flutter）的预测与抑制方法，展示了如何通过CFD指导叶片几何形状的精细调整，以提高涡轮效率并延长服役寿命。 9. 环境与可持续发展：污染物输运与城市气候模拟： 介绍了如何利用CFD模拟城市尺度的风场分布，评估污染物（如温室气体、气溶胶）的扩散路径和累积效应，为城市规划提供科学依据。在水环境领域，分析了河流、湖泊中复杂混合过程、沉积物再悬浮的CFD建模方法。 10. 生物医学工程：血液动力学与药物递送： 本部分展示了CFD在生物力学中的前沿应用，包括瓣膜置换术后的血流动力学评估、动脉瘤的形成风险预测以及微流控芯片中细胞分离与药物靶向输送的优化设计。重点讨论了生物流体（血液、黏液）的非牛顿流体特性在CFD求解中的特殊处理。 本书结构严谨，理论深入浅出，旨在为从事工程模拟、数值方法开发和相关领域研究的科研人员、工程师及高年级研究生提供一本全面且具有前瞻性的参考资料。全书强调理论与实践的结合，通过大量实际工程问题的分析，展示了现代CFD技术的强大潜力和应用广度。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对环保和可持续发展充满热情的高中生，平常喜欢阅读一些科普读物，了解前沿科技。《光催化/纳米科学与技术》这本书的书名听起来就非常酷炫，让我觉得它可能蕴含着解决地球能源和环境问题的秘密。我一直很好奇，我们每天都在享受阳光，如果能把这些阳光的能量有效地利用起来，那该多棒啊！光催化技术听起来就像是利用阳光的魔术，能够变废为宝，变污染为清洁。我特别想知道，那些微小的纳米颗粒，它们是怎么做到这么神奇的事情的？书里会不会有生动的图解，解释纳米材料的结构是怎样的？它们吸收光后，又是如何产生化学反应的？我希望这本书能用简单易懂的语言，让我明白其中的原理，而不是一堆难懂的公式。如果它还能介绍一些已经实现的，或者正在发展的光催化应用案例，比如净化空气、处理污水，甚至制造清洁能源，那我就更兴奋了！这本书应该能激发我未来选择科学方向的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

我是一名从事化学研究的研究生，最近在学习光催化降解有机污染物的课题。在文献中经常会遇到“光催化/纳米科学与技术”这个领域的关键词，尤其是涉及到如何提升催化剂的比表面积、调控其电子结构以及增强光吸收性能等方面。这本书的书名恰好契合了我目前的研究方向，所以我对它充满了好奇。我希望它能提供一些关于纳米材料光催化机理的详细阐述，例如，如何通过量子尺寸效应、表面等离激元共振等纳米特性来影响光催化活性。另外，在实际应用中，如何将这些纳米光催化剂固定在载体上，形成高效的催化膜或催化涂层，也是一个亟待解决的问题。这本书是否会介绍一些新型的纳米复合光催化剂的设计理念和制备策略？比如，如何通过异质结的构建来促进电荷分离？或者利用核壳结构来优化催化剂的稳定性和可回收性？我非常期待它能提供一些具有指导意义的理论框架和实验思路，帮助我突破目前研究中的瓶颈，找到更具创新性的解决方案，为解决环境污染问题贡献自己的力量。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对未来科技发展趋势充满好奇的普通读者，《光催化/纳米科学与技术》这本书名，让我联想到了一系列关于清洁能源和环境保护的激动人心的图景。我一直对纳米技术充满敬畏，觉得它就像是打开了微观世界的一扇门，里面蕴藏着无限可能。光催化技术，在我看来，更是将这种微观的力量与我们赖以生存的太阳能相结合，听起来就充满了希望。我希望这本书能够为我描绘一幅清晰的画卷，让我明白“光催化”究竟是如何工作的，它背后的科学原理是什么？书名中的“纳米科学与技术”又扮演着怎样的角色？是不是说，我们能够通过操控纳米级别的材料，来“驾驭”光和催化反应，从而创造出解决能源危机的方案？我渴望了解，这些科学家们是如何在微观世界里施展“魔法”的，他们是如何设计和制造出能够吸收太阳光、并将其转化为有用能量的纳米材料。这本书，应该能让我对这个充满未来感的领域有一个更深刻的认识，甚至激发我思考，我们普通人如何能参与到这场科技革命中。

评分☆☆☆☆☆

我是一名工业界的工程师，主要负责新材料的研发和应用。最近，我们公司正在积极探索利用新技术来提升产品性能和降低生产成本，光催化技术因其环保和高效的潜力，受到了高度关注。《光催化/纳米科学与技术》这个书名，直接点明了我们关注的核心领域。我希望能在这本书中找到关于纳米光催化材料在实际工业生产中应用的最新进展和可行性分析。比如，在涂料、纺织品、甚至建筑材料中，如何有效引入纳米光催化剂，以实现自清洁、杀菌、净化空气等功能。书中是否会深入探讨不同纳米光催化材料的工业化制备技术，包括成本控制、规模化生产以及产品稳定性等关键因素？我尤其关注的是，如何确保这些纳米材料在长期使用过程中不会释放有害物质，以及如何设计出具有良好耐久性和机械强度的纳米复合材料。如果书中能提供一些具有借鉴意义的工程化案例研究，或者对未来市场趋势进行预测，那将对我们的研发方向具有极大的指导价值。

评分☆☆☆☆☆

这本《光催化/纳米科学与技术》的书名，刚看到的时候我就被深深吸引了。我一直在关注纳米材料在新能源领域的应用，特别是光催化技术，它似乎是解决我们当前能源困境的一把金钥匙。想象一下，利用太阳光就能分解污染物，甚至产生氢气，这简直是造物主的恩赐。我一直好奇，这些纳米级别的材料是如何做到这一切的？它们在结构、性能上与传统材料有何不同？书名中的“纳米科学与技术”让我充满了期待，我希望这本书能深入浅出地解读纳米世界的奥秘，特别是如何通过精巧的纳米结构设计来优化光催化效率。书中是否会介绍不同类型的纳米光催化剂，比如TiO2、ZnO，或者一些更前沿的材料？它们各自的优势和局限性又是什么？我尤其关心如何实现更高效的光吸收，以及如何有效地分离光生电子-空穴对，这似乎是光催化反应中的关键瓶颈。如果书中能提供一些实际的制备方法和表征手段的介绍，那就更好了，能让我对理论知识有一个更直观的理解。这本书的出现，无疑为我打开了一扇通往新能源科学前沿的大门。