本书介绍了计算流体力学(CFD)相关的基础知识和数值算法，并根据化工过程以及单元操作的特点，详细介绍了多相流、燃烧、微观混合等应用模型，以及如何将这些应用模型集成于CFD主解器的框架中。本书的最大特点是通过典型案例向读者全面介绍CFD相关理论模型在具体的化工过程中的应用方法，帮助读者充分了解如何利用CFD有效地服务于化工工艺和设备的优化、设计、放大及创新。全书共7章，前两章是基础理论知识、模型与数值算法；后五章根据应用单元或工艺，系统阐述CFD仿真在流体输送及非传质多相流、传热过程、传质与分离过程、化学反应过程及反应器优化与放大、化工安全等领域的相关应用。
样章试读
目录
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前言
第1章 计算流体力学概述 1
1.1 什么是计算流体力学 1
1.2 流体流动基本特性 3
1.2.1 流体特性 3
1.2.2 流动特性 4
1.3 流体流动控制方程 6
1.3.1 质量守恒方程 7
1.3.2 动量守恒方程 10
1.3.3 能量守恒方程 11
1.3.4 组分质量守恒方程 14
1.3.5 控制方程的通用形式 15
1.4 CFD控制方程的离散 16
1.4.1 离散目的 17
1.4.2 离散网格 17
1.4.3 离散方法 18
1.4.4 离散格式 20
1.5 CFD求解方法 24
1.5.1 基于压力的求解器 24
1.5.2 基于密度的求解器 26
1.6 CFD求解过程 27
1.7 常用CFD商业软件 29
1.7.1 前处理软件 29
1.7.2 求解器 30
1.7.3 后处理软件 32
1.7.4 综合软件 32
符号说明 34
参考文献 34
第2章 CFD模拟常用应用模型 35
2.1 湍流 35
2.1.1 湍流简介 35
2.1.2 湍流模型 36
2.1.3 近壁流动 53
2.2 热传递 56
2.2.1 热传递概述 56
2.2.2 热传递模型 56
2.3 化学反应与燃烧 63
2.3.1 概述 63
2.3.2 化学反应与燃烧模型 64
2.3.3 微观混合 75
2.4 多相流 83
2.4.1 多相流概述 83
2.4.2 多相流分类 83
2.4.3 多相流模型 84
2.5 其他应用模型 99
2.5.1 移动区域模型 99
2.5.2 非牛顿流体模型 102
符号说明 104
参考文献 105
第3章 CFD在单相流和非相间传质流过程中的应用 109
3.1 流体输送 109
3.1.1 流体输送简介 109
3.1.2 流体输送应用模型 110
3.1.3 CFD在流体输送中的应用 111
3.1.4 离心泵模拟案例分析 112
3.2 搅拌混合 120
3.2.1 搅拌混合简介 120
3.2.2 搅拌混合CFD模拟概述 121
3.2.3 搅拌混合模拟案例分析 122
3.3 沉降 128
3.3.1 沉降简介 128
3.3.2 沉降CFD模拟概述 129
3.3.3 重力空气分级器模拟案例分析 130
3.4 过滤 136
3.4.1 过滤简介 136
3.4.2 过滤应用模型 136
3.4.3 CFD在过滤中的应用 139
3.4.4 陶瓷过滤器模拟案例分析 140
3.5 流态化 147
3.5.1 流态化概述 147
3.5.2 流化床CFD模拟概述 148
3.5.3 流化床模拟案例分析 149
符号说明 155
参考文献 156
第4章 CFD在传热过程中的应用 160
4.1 传热过程 160
4.1.1 传热过程简介 160
4.1.2 换热过程应用模型 161
4.1.3 CFD在换热器中的应用 162
4.1.4 管式换热器模拟案例分析 163
4.2 蒸发 169
4.2.1 蒸发简介 169
4.2.2 蒸发应用模型 170
4.2.3 CFD在蒸发中的应用 181
4.2.4 盐水液滴蒸发模拟案例分析 182
4.3 物料干燥 187
4.3.1 物料干燥简介 187
4.3.2 物料干燥应用模型 189
4.3.3 CFD在物料干燥中的应用 193
4.3.4 喷雾干燥模拟案例分析 194
符号说明 199
参考文献 200
第5章 CFD在分离过程中的应用 203
5.1 气体吸收 203
5.1.1 气体吸收简介 203
5.1.2 气体吸收应用模型 205
5.1.3 CFD在气体吸收中的应用 206
5.1.4 吸收塔模拟案例分析 207
5.2 蒸馏 212
5.2.1 蒸馏简介 212
5.2.2 蒸馏应用模型 214
5.2.3 CFD在蒸馏中的应用 224
5.2.4 板式塔模拟案例分析 224
5.3 萃取 233
5.3.1 萃取简介 233
5.3.2 萃取CFD模拟概述 235
5.3.3 萃取塔模拟案例分析 237
5.4 工业结晶 244
5.4.1 工业结晶简介 244
5.4.2 工业结晶应用模型 246
5.4.3 CFD在工业结晶中的应用 248
5.4.4 反应结晶模拟案例分析 249
5.5 吸附 253
5.5.1 吸附简介 253
5.5.2 吸附应用模型 256
5.5.3 CFD在吸附中的应用 260
5.5.4 吸附模拟案例分析 261
5.6 膜分离 265
5.6.1 膜分离简介 265
5.6.2 膜分离应用模型 267
5.6.3 CFD在膜分离中的应用 273
5.6.4 膜分离模拟案例分析 274
符号说明 279
参考文献 280
第6章 CFD在化学反应过程中的应用 286
6.1 微观混合 286
6.1.1 微观混合嵌入CFD模拟化学反应 286
6.1.2 微观混合模拟案例分析 288
6.2 催化 294
6.2.1 催化简介 294
6.2.2 催化过程应用模型 295
6.2.3 CFD在催化中的应用 298
6.2.4 催化模拟案例分析 299
6.3 聚合反应 305
6.3.1 聚合反应简介 305
6.3.2 聚合反应应用模型 307
6.3.3 CFD在聚合反应中的应用 308
6.3.4 聚合反应模拟案例分析 310
6.4 电化学反应 318
6.4.1 电化学反应简介 318
6.4.2 电化学反应应用模型 320
6.4.3 CFD在电化学反应中的应用 323
6.4.4 电化学反应模拟案例分析 325
6.5 燃烧 330
6.5.1 燃烧应用模型 331
6.5.2 CFD在燃烧中的应用 342
6.5.3 燃烧反应模拟案例分析 343
6.6 微反应器 348
6.6.1 微反应器简介 348
6.6.2 CFD在微反应器中的应用 351
6.6.3 微反应器CFD模拟案例分析 353
6.7 反应器放大 356
6.7.1 反应器放大方法与准则 356
6.7.2 CFD在反应器放大过程中的应用 359
6.7.3 反应器放大模拟案例分析 360
符号说明 364
参考文献 366
第7章 CFD在化工安全领域中的应用 373
7.1 化工安全简介 373
7.1.1 化工生产的特点 373
7.1.2 化工安全生产的意义 374
7.1.3 化工安全的重要性 374
7.1.4 本质安全 376
7.1.5 CFD在化工过程安全中的应用 376
7.2 反应器热失控模拟 378
7.3 化学气体泄漏模拟 383
7.3.1 气体扩散简介 383
7.3.2 气体泄漏案例分析 393
7.4 爆炸事故模拟 396
7.4.1 爆炸模型 396
7.4.2 爆炸案例分析 399
7.5 池火事故模拟 404
符号说明 408
参考文献 409
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