熱流過(guò)程的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值模擬

內(nèi)容概要

　　描述自然界和工業(yè)過(guò)程熱流現(xiàn)象的基本理論主要是流動(dòng)理論、湍流理論、多相流理論、傳熱理論和燃燒理論。本書主要集中于數(shù)學(xué)模型上，注重?zé)嵛锢憩F(xiàn)象的數(shù)學(xué)描述。本書分兩個(gè)部分，第一部分是流動(dòng)、湍流、兩相流、傳熱燃燒的基本數(shù)學(xué)模型，第二部分是以外加場(chǎng)作用下復(fù)雜熱物理問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值模擬，如流場(chǎng)和聲場(chǎng)耦合、特殊材料下熱流過(guò)程、復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)過(guò)程等。本書對(duì)可吸入顆粒聲波脫除、汽車尾氣余熱利用、聲波制冷壓縮機(jī)、多孔介質(zhì)燃燒等問(wèn)題進(jìn)行了細(xì)致的研究。
　　《熱流過(guò)程的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值模擬》可供從事流體力學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、工程熱物理、熱能工程、化學(xué)工程、核能工程、航空工程、水利工程等工作的科研和工程技術(shù)人員及高等院校有關(guān)專業(yè)的師生參考。

書籍目錄

第一部分　基本模型
　第1章　黏性不可壓縮流體的數(shù)學(xué)模型
　　1.1　幾個(gè)基本公式
　　1.2　流動(dòng)的基本方程組
　　1.3　黏性不可壓縮流體繞圓球運(yùn)動(dòng)模型
　　1.4　黏性不可壓縮流體邊界層方程
　第2章　湍流流動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型
　　2.1　湍流運(yùn)動(dòng)的基本方程
　　2.2　k方程
　　2.3　ε方程
　　2.4　標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型的通用形式
　　2.5　初始條件和邊界條件
　第3章　氣體湍流燃燒模型
　　3.1　能量輸運(yùn)方程
　　3.2　化學(xué)反應(yīng)組分平衡方程和能量輸運(yùn)方程
　　3.3　湍流中的組分平均方程和能量平均方程
　　3.4　湍流擴(kuò)散燃燒模型(k-ε-g模型)
　　3.5　湍流預(yù)混火焰燃燒速率模型(旋渦破碎ebu模型)
　　3.6　湍流燃燒關(guān)聯(lián)矩
　第4章　兩相流顆粒軌道模型
　　4.1　單顆粒拉格朗日運(yùn)動(dòng)方程
　　4.2　兩相耦合求解問(wèn)題
　　4.3　顆粒模型中湍流脈動(dòng)速度的處理
　　4.4　顆粒特性和顆粒源項(xiàng)的統(tǒng)計(jì)方法
　　4.5　網(wǎng)格時(shí)間確定問(wèn)題
　　參考文獻(xiàn)
　第5章　兩相流pdf模型
第二部分 多場(chǎng)復(fù)雜模型
　第6章　重整化群強(qiáng)旋轉(zhuǎn)代數(shù)應(yīng)力模型
　第7章　多孔介質(zhì)熱電材料傳熱模型及數(shù)值模擬
　第8章　多孔介質(zhì)燃燒的數(shù)學(xué)模型及數(shù)值模擬
　第9章　室內(nèi)顆粒污染物數(shù)學(xué)模型及其數(shù)值模擬
　第10章　聲波團(tuán)聚數(shù)學(xué)模型及其數(shù)值模擬
　第11章　rijke管中的熱聲現(xiàn)象的數(shù)值模擬研究
　第12章　聲波制冷過(guò)程的數(shù)值模擬
　附錄　曲線坐標(biāo)系中場(chǎng)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   第7章 多孔介質(zhì)熱電材料傳熱模型及數(shù)值模擬 7．1 汽車尾氣熱電材料多孔介質(zhì)發(fā)電的綜述 汽車是人們生活中一個(gè)不可缺少的工具，其能耗也比較大。汽車尾氣排出的余熱占汽車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量比例大約為30％～40%，汽車尾氣的溫度也比較高，怠速時(shí)汽車排氣管出口溫度為450℃左右，等速時(shí)出口溫度在500℃～600℃，高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下可以達(dá)到750℃左右。根據(jù)熱電效應(yīng)，可以利用汽車尾氣排氣管內(nèi)的余熱進(jìn)行發(fā)電，從而使尾氣余熱轉(zhuǎn)化為電能。 溫差發(fā)電就是利用特殊的材料將溫差能轉(zhuǎn)化為電能，這種特殊的材料叫做熱電材料，熱電轉(zhuǎn)換材料具有三個(gè)基本效應(yīng)：Seebeck效應(yīng)（熱電第一效應(yīng)），Pehier效應(yīng)（熱電第二效應(yīng)），Thomson效應(yīng)（熱點(diǎn)第三效應(yīng)）。熱電效應(yīng)是熱和電之間傳輸?shù)鸟詈闲?yīng)，基于這種觀點(diǎn)，熱電能量轉(zhuǎn)換可以通過(guò)熱電裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用熱電材料的Seebeck效應(yīng)由熱能發(fā)電，相反，利用材料的Pelier效應(yīng)實(shí)現(xiàn)熱電制冷。 溫差電材料的研究開(kāi)始于20世紀(jì)50年代，比較成熟的熱電材料是Bi2Te3／Sb2Te3、PbTe、SiGe，BiSb、B—FeSi2等。Bi2Te3／Sb2Te3適用于室溫附近，一般在200℃以下，在半導(dǎo)體制冷器件方面有廣泛的應(yīng)用。PbTe適用于400K～800K，在600K～700K溫區(qū)，主要用于溫差電源。SiGe適用于700K以上的高溫，是當(dāng)前主要使用的高溫?zé)犭姴牧稀＆隆狥eSi2半導(dǎo)體作為一種熱電材料，是目前熱電材料的研究熱點(diǎn)之一，其原料豐富，價(jià)格低，在高溫下抗氧化性好，化學(xué)性能穩(wěn)定而受到人們普遍關(guān)注。 從能量轉(zhuǎn)換效率來(lái)看，溫差電的發(fā)電效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的發(fā)電效率。但是其擁有無(wú)傳動(dòng)部件、零噪聲、易于小型化、穩(wěn)定性能好、耐久使用等優(yōu)點(diǎn)，在很多不是以能量轉(zhuǎn)換效率為主要因素的應(yīng)用場(chǎng)合，溫差電器件是不可取代。如今，溫差電在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。 一般情況下，汽車的結(jié)構(gòu)緊湊，排氣量小，發(fā)動(dòng)機(jī)余熱的回收相對(duì)于大型工業(yè)設(shè)備余熱回收難度很大。燃油中60％左右的能量沒(méi)有得到利用，其中一部分以余熱的形式排放到大氣中，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的環(huán)境污染。20世紀(jì)70年代以來(lái)，一些國(guó)外學(xué)者提出了采用溫差發(fā)電器件（Thermoelectric—Generator，TEG）來(lái)解決上述問(wèn)題。由于溫差發(fā)電機(jī)完全沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，因此可靠性很好，穩(wěn)定性高，使用壽命長(zhǎng)。

編輯推薦

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