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編輯推薦

適讀人群 ：化學工程、生物化工、能源工程等領域的高校師生、研究院所研究人員及相關專業人士
　　《多相流測量技術及模型化方法》由國內該領域一綫專傢編撰，書中技術細節源自國傢973項目成果，很多內容為次發錶。書中闡述的許多技術內容是解決當前工業生物技術過程中問題的新途徑。

內容簡介

　　多相流測試技術及模型在化工、能源、冶金、環境、製藥和生化等領域有廣泛應用。本書是“十二五”國傢重點圖書《工業生物技術過程科學叢書》中的一個分冊，係統介紹近年來先進的多相流測量技術和模型、模擬方法。測量方法包括光縴探頭、聲多普勒測速技術、激光多普勒測速和粒子圖像測速技術以及過程層析成像技術等前沿的測量方法；模型方法中包括以傳統的雙流體模型為基礎的氣液、氣固體係模型和模擬，以及考慮離散相描述的CFD-DEM方法、介尺度的格子玻爾茲曼方法等。

作者簡介

　　陳易，清華大學化學工程係，教授。作為負責人承擔瞭973項目、863重點國傢項目等多項重要課題。先後獲中國石油和化學工業協會首屆青年科技突齣貢獻奬、教育部新世紀優秀人纔支持計劃等奬項。長期從事多相反應工程研究和新過程開發，工作內容涉及多相反應器的流體力學、模型與模擬，下行床超短接觸技術用於清潔煉油工藝，熱等離子體煤裂解製乙炔，冷等離子體CPVC閤成，液-液毫秒級混閤與反應器技術，微結構反應器製氫和流體混閤技術，流化床甲烷化技術等。現為美國AIChE會員、中國化工學會會員、中國顆粒學會常務理事以及流態化分會副主任兼秘書長。

目錄

第1章 概述
1.1 多相流的定義 1
1.2 多相流的分類 1
1.3 多相流的應用 2
1.4 多相流的測量技術 4
1.5 多相流的模型和模擬 5
參考文獻 6
第2章 光縴探頭技術
2.1 光縴探針的測量原理 7
2.2 光縴探針的結構及其分類 7
2.3 雙探頭光縴探針 9
2.3.1 光縴探頭係統的組成 9
2.3.2 信號分析及算法 10
參考文獻 14
第3章 超聲多普勒測速儀(UDV)技術
3.1 UDV測速原理 15
3.2 非接觸式測量的壁麵效應校正 17
3.3 液固體係固含率的測量 20
3.4 氣液體係液速和氣泡速度的測量 23
參考文獻 27
第4章 激光多普勒測速儀(LDV)技術
4.1 LDV測速原理 28
4.2 光學外差檢測係統 30
4.3 LDV在固液攪拌體係中的應用 32
4.4 LDV在氣液體係中的應用 36
參考文獻 37
第5章 粒子圖像測速儀(PIV)技術
5.1 PIV技術原理 38
5.2 粒子圖像處理方法 41
5.2.1 低顆粒濃度圖像處理方法 41
5.2.2 高顆粒濃度圖像處理方法 41
5.3 體視PIV技術(2D-3CPIV) 44
5.4 三維立體PIV技術(3D-3CPIV) 47
5.4.1 圖像捕集和粒子圖像重構 48
5.4.2 粒子配對和速度場重構 52
5.5 微PIV技術(micro-PIV) 54
5.5.1 micro-PIV測速原理 55
5.5.2 micro-PIV測速方法 55
5.5.3 micro-PIV圖像數據的預處理 55
5.5.4 micro-PIV的應用 56
參考文獻 58
第6章 激光誘導熒光(LIF)技術
6.1 LIF技術的測試原理 61
6.2 LIF技術的實現方式與主要設備 62
6.3 PLIF技術在濃度場測量中的應用 64
6.4 PLIF技術在漸擴固體錶麵上的液膜混閤中的應用 65
6.5 PLIF技術在毫米通道的快速射流混閤中的應用 72
6.6 PLIF技術在高黏度攪拌體係中的應用 79
6.7 反應流PLIF技術在毫米通道中的應用 84
6.8 攪拌釜內的反應流動測量 91
6.9 三維LIF技術的應用 97
參考文獻 97
第7章 過程層析成像技術
7.1 過程層析成像技術簡介 100
7.2 適用於軸對稱兩相流的一維CT測試技術的研究應用 101
7.2.1 1D-XCT技術的算法原理及程序實現 103
7.2.2 1D-XCT技術的測試效果及評價 105
7.3 多相流快速XCT測試技術的研究應用 108
7.3.1 GA-XCT技術的算法原理及程序實現 109
7.3.2 GA-XCT技術的數值仿真驗證 112
7.3.3 GA-XCT技術的靜態實驗驗證 115
7.4 ECT技術在多相流場測量中的研究應用 118
7.4.1 ECT技術的測量原理及主要研究進展 118
7.4.2 ECT技術的實際應用及主要挑戰 119
參考文獻 119
第8章 氣液體係的雙流體模型
8.1 流動模型的兩種描述方法 124
8.2 雙流體模型 125
8.3 相間作用力 126
8.4 湍流模型 128
8.4.1 標準k-ε 模型及其修正 128
8.4.2 RNGk-ε 模型 130
8.4.3 Realizablek-ε 模型 131
8.4.4 RSM 模型 131
8.5 雙流體模型的數值解法 132
參考文獻 133
第9章 CFD-PBM 耦閤模型
9.1 CFD-PBM 耦閤模型描述 136
9.1.1 雙流體模型基本方程 137
9.1.2 群體平衡方程 137
9.1.3 相間作用力 138
9.1.4 湍流模型 139
9.2 群體平衡模型 139
9.3 PBM 求解方法 141
9.4 氣泡聚並模型 143
9.4.1 由湍流渦體引起的聚並 144
9.4.2 由氣泡尾渦作用引起的聚並 146
9.4.3 由氣泡上升速度差引起的聚並 147
9.5 氣泡破碎模型 147
9.5.1 由湍流渦體碰撞引起的破碎 150
9.5.2 大氣泡由於錶麵不穩定引起的破碎 155
9.6 其他氣泡聚並和破碎模型 155
9.6.1 Prince和Blanch的模型 155
9.6.2 Luo和Svendsen模型 156
9.6.3 Lehr模型 157
9.7 計算結果與討論 157
9.7.1 氣泡破碎速率 157
9.7.2 子氣泡大小分布 158
9.7.3 氣泡大小分布 160
9.7.4 流區轉變 162
9.7.5 CFD-PBM 耦閤模型計算結果 165
9.8 小結 172
參考文獻 172
第10章 氣固體係的雙流體模型
10.1 氣固體係雙流體模型的建立 175
10.2 顆粒相動量方程的封閉 176
10.2.1 顆粒相黏度 176
10.2.2 顆粒相壓力 177
10.3 顆粒動力學理論模型及研究進展 177
10.3.1 基於顆粒動力學理論的氣粒雙流體模型 178
10.3.2 層流氣相-層流顆粒相 179
10.3.3 湍流氣相-層流顆粒相 180
10.3.4 湍流(層流)氣相-湍流顆粒相 180
10.4 k-ε-kp-Θ 氣粒湍流雙流體模型 181
10.5 k-ε-kp-εp-Θ 氣粒雙流體模型 183
10.6 垂直氣固兩相流的模型預測 185
10.6.1 下行床氣固兩相流動的模型預測 185
10.6.2 提升管中氣固兩相流動的模型預測 187
參考文獻 190
第11章 CFD-DEM 模型
11.1 DEM 原理及其應用 192
11.2 CFD-DEM 耦閤方法及其在多相流領域的應用 210
參考文獻 224
第12章 格子玻爾茲曼方法
12.1 格子玻爾茲曼方法原理 230
12.2 多相和多組分流體的格子玻爾茲曼方法 233
12.3 格子玻爾茲曼方法的邊界處理 234
12.4 LBM 在氣液體係的應用 236
12.4.1 格子玻爾茲曼擬勢能模型 237
12.4.2 基於擬勢能模型的氣泡模擬 238
12.4.3 狀態方程對密度比的影響 241
12.4.4 狀態方程對僞速度的影響 243
12.4.5 單(多)組分擬勢能模型 244
12.4.6 氣泡行為模擬 245
12.4.7 基於LBM 的氣液雙流體模型 252
12.4.8 小結 257
12.5 LBM 在液液體係的應用 258
12.5.1 不互溶體係析齣模擬 258
12.5.2 瞬間初始綫源一維擴散 258
12.5.3 微通道內液滴行為的研究 259
12.5.4 微液滴內部混閤行為的研究 260
參考文獻 261
第13章 CFD 耦閤基元反應動力學模擬
13.1 CFD耦閤基元反應動力學模擬的基本原理 266
13.2 CFD耦閤基元反應動力學模擬的實現 267
13.2.1 CFD耦閤基元反應動力學模型的建立 267
13.2.2 CFD耦閤基元反應動力學模型的求解 271
13.3 CFD耦閤基元反應動力學模擬的應用 274
參考文獻 288
索引 289

前言/序言

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