Entropy Based Design and Analysis of Fluids Engineering Systems pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Naterer, Gregory F.

出品人:

页数:344

译者:

出版时间:2008-2

价格:$ 172.83

装帧:HRD

isbn号码:9780849372629

丛书系列:

图书标签:

熵力学
流体工程
系统设计
热力学
不可逆过程
能量分析
优化设计
工程热物理
传热学
流体力学

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具体描述

Entropy is key to performance in engineering technologies. Entropy-based design is an emerging new methodology that incorporates the Second Law with computational fluid dynamics and measurement techniques. This book provides an overview of this design tool and its applications in such areas as microfluidics and microdevices. It develops computational and experimental methods for finding regions of high entropy production rates. Containing extensive end-of-chapter references, the text also provides comprehensive coverage of laser-based methods, numerical methods in CFD, and entropy transport equations, as well as the Second Law in microsystems, thermofluid systems, and turbulent flows.

好的，这是一份关于一本假设的图书的详细介绍，其内容涵盖了流体力学、系统工程、设计优化、可靠性分析以及数据驱动的决策制定等多个前沿领域，但明确避开了您提到的“熵基设计与分析流体工程系统”这一特定主题。 --- 图书名称：《先进流体系统：从基础原理到智能控制的综合方法》作者： [此处可填写虚构作者姓名] 出版社： [此处可填写虚构出版社名称] 内容概要：本书旨在为流体工程、机械工程、航空航天以及化学工程领域的工程师、研究人员和高级学生提供一个全面而深入的视角，聚焦于现代流体系统的设计、建模、仿真以及高效能运行策略。本书的重点在于整合经典流体力学原理与前沿的计算方法、实验技术及智能化控制理论，以应对当前工业界面临的复杂挑战，如高能效需求、多物理场耦合效应以及动态环境下的鲁棒性要求。本书结构清晰，内容涵盖了从宏观系统性能评估到微观流动结构解析的多个层面，强调理论基础与实际工程应用的紧密结合。第一部分：流体动力学与系统建模基础本部分将系统回顾并深化理解流体运动的基本规律，并将其转化为可用于系统级分析的数学模型。第一章：现代流体力学基础回顾与扩展深入探讨不可压缩与可压缩流动的基本方程，重点分析边界层理论在实际工程中的应用局限与修正。引入了湍流模型在工业应用中的最新进展，如雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）模型的选择标准与误差来源分析。特别关注了非牛顿流体在复杂工业管道与混合过程中的特殊行为建模。第二章：多物理场耦合与传递现象的系统建模本章聚焦于流体系统中的热、质量和动量传递的相互作用。详细阐述了流固耦合（FSI）的数值方法，包括流致振动、结构变形对流动特性的反馈影响。讨论了相变过程（如气化、冷凝）在系统性能中的关键作用，并介绍了多相流体动力学的最新进展，如欧拉-欧拉模型与欧拉-拉格朗日模型的适用性边界。第三章：系统级性能指标与量纲分析本书强调宏观性能的量化。详细介绍了系统效率（热力学效率、流体效率、泵效/涡轮效能）的计算方法。系统地运用量纲分析和相似性原理（如傅汝德数、韦伯数、雷诺数在特定工况下的意义），指导工程师在不同尺度系统间进行有效的外推与缩放设计。第二部分：先进数值模拟与计算方法本部分将深入探讨用于精确预测复杂流动行为的计算流体力学（CFD）技术及其在系统设计优化中的地位。第四章：高分辨率数值求解器与网格生成技术本书对有限体积法、有限元法等主流CFD方法的内在机制进行剖析。重点介绍高阶精度格式（如WENO、DG方法）如何提高对复杂激波和剪切层模拟的准确性。详细讨论了自适应网格加密（AMG）技术在捕捉局部高梯度流动区域的重要性，以及网格质量对计算稳定性和收敛性的影响。第五章：非定常流动的仿真与后处理技术针对涡流脱落、脉动流、瞬态启动/关闭过程等非定常问题，本章介绍时间步长选择、时间积分方案的稳定性和精度要求。重点讲解大涡模拟（LES）在解析高频湍流结构方面的应用，并介绍时间序列数据处理技术，如模态分解（POD）在识别系统主导模态中的作用。第六章：模型验证、确认与不确定性量化（V&V/UQA）强调计算结果的可靠性。系统地介绍标准化的验证（Verification，确保数学模型被正确求解）和确认（Validation，确保模型准确反映物理现实）流程。详细阐述了如何通过误差传播分析、敏感性分析等方法对CFD模型的输出结果进行不确定性量化，为决策制定提供可靠的置信区间。第三部分：实验测量与数据驱动的系统诊断本部分将目光转向先进的实验技术，以及如何利用数据科学工具对复杂流体系统进行实时诊断和性能评估。第七章：非侵入式流动测量技术详细介绍激光多普勒测速（LDV）、粒子图像测速（PIV）及其三维扩展技术（Tomographic PIV）的原理、设置与数据采集策略。讨论了热线风速仪、压力传感器阵列等侵入式/半侵入式技术在系统内部特定点精确测量中的应用，并着重于如何处理测量噪声与系统干扰。第八章：流体系统诊断与故障预测本章侧重于利用传感器数据流进行系统健康监测（SHM）。介绍基于统计过程控制（SPC）的方法来建立系统正常运行的基线模型。详细阐述如何应用机器学习算法（如时间序列分析、异常检测模型）从大规模操作数据中识别早期故障迹象，例如泵的汽蚀、阀门的泄漏或换热器结垢等问题。第九章：数据驱动的设计优化与代理模型探讨如何将CFD和实验数据结合起来，驱动设计优化流程。重点介绍响应面法（RSM）、径向基函数（RBF）等代理建模技术，用以快速替代昂贵的全物理模型仿真。介绍拓扑优化（Topology Optimization）在流道设计中的应用，实现材料的合理分布以最小化压降或最大化换热效率。第四部分：先进流体系统控制与集成本部分探讨如何利用现代控制理论确保复杂流体系统在动态和不确定环境中实现最优、鲁棒的运行。第十章：经典与现代控制理论在流体系统中的应用回顾PID控制在流量、压力和温度环路中的应用与局限性。引入先进的预测控制策略，如模型预测控制（MPC），展示其如何通过前瞻性地优化未来一段时间内的控制输入，有效处理系统延迟和约束条件。讨论自适应控制在系统参数变化或工况漂移时的优势。第十一章：鲁棒性设计与对外部扰动的响应系统地分析流体系统对外部扰动（如电源波动、入口条件变化、环境温度漂移）的敏感性。讲解鲁棒控制设计的基本概念，并展示如何通过设计具有足够裕度的控制器，确保系统性能在预定误差范围内保持稳定，特别是在高安全性和高可靠性要求的领域。第十二章：系统集成与案例分析通过跨越不同工业部门（如先进热管理系统、微流控芯片、大型航空发动机冷却系统）的综合案例，演示如何将前述的建模、仿真、实验和控制技术整合到一个完整的工程设计与优化流程中。强调跨学科协作在解决复杂流体工程挑战中的核心价值。目标读者：本书适合在能源、化工、航空航天、暖通空调（HVAC）以及生物医学工程等领域从事流体相关工作的专业工程师，以及致力于深入理解现代流体系统设计与分析方法的研究生和博士生。 ---