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內容簡介

　　基於現代傳熱傳質優化理論，《流動和傳熱傳質過程的多目標構形優化》對鋼鐵、化工、能源、電力、農業和軍事等領域廣泛涉及的流體流動和傳熱傳質問題開展瞭多學科、多目標、多尺度構形優化研究。《流動和傳熱傳質過程的多目標構形優化》匯集瞭作者的多年研究成果，第1章介紹瞭構形理論的産生、發展，並迴顧瞭與本書相關的構形優化問題的研究現狀。第2～11章分彆對簡單流體流動網絡、熱水用戶網絡、肋片、冷卻通道、脈管網絡、換熱器網絡、多孔介質傳質網絡、氣固反應器、固體氧化物燃料電池、廣義流動、鋼鐵生産流程和廣義傳遞過程構形優化問題進行瞭研究，提齣瞭鋼鐵生産流程廣義熱力學優化理論，給齣瞭解決不同構形設計問題的統一方法。
　　《流動和傳熱傳質過程的多目標構形優化》對多學科交叉融閤、不同優化準則與不同尺度下的流動和傳熱傳質問題進行瞭構形優化研究，內容豐富、結構嚴謹、概念新穎、難易適中，可供微電子器件設計、鋼鐵行業節能設計、換熱設備設計等眾多工程設計領域的科技人員參考，也可作為高等學校能源動力類相關專業本科生和研究生的教材。

內頁插圖

目錄

前言

第1章 緒論
1．1 引言
1．2 傳遞過程優化的基本原理
1．2．1 熵産生最小化原理
1．2．2 場協同原理
1．2．3 積耗散極值原理
1．3 構形理論的産生、發展和內涵
1．3．1 構形理論的産生和發展
1．3．2 構形理論與分形理論
1．4 流體流動過程構形優化研究現狀
1．4．1 簡單流體流動網絡構形優化
1．4．2 熱水用戶網絡構形優化
1．4．3 廣義流動過程構形優化
1．5 對流換熱過程構形優化研究現狀
1．5．1 熱沉和熱源構形優化
1．5．2 冷卻通道構形優化
1．5．3 脈管網絡構形優化
1．5．4 換熱器構形優化
1．6 多孔介質傳質過程構形優化研究現狀
1．7 傳熱傳質過程構形優化研究現狀
1．7．1 氣固反應器構形優化
1．7．2 燃料電池構形優化
1．8 鋼鐵生産流程構形優化研究現狀
1．9 本書的主要工作及章 節安排

第2章 簡單流體流動網絡構形優化
2．1 圓盤內樹狀流動網絡構形優化
2．1．1 管道錶麵積約束下的對稱樹狀流動網絡構形優化
2．1．2 管道錶麵積約束下的非對稱樹狀流動網絡構形優化
2．2 矩形內釋放管道夾角約束的綫一綫流動網絡構形優化
2．2．1 管道體積約束下的綫一綫流動網絡構形優化
2．2．2 管道錶麵積約束下的綫一綫流動網絡構形優化
2．3 本章小結

第3章 熱水用戶網絡構形優化
3．1 H形熱水用戶網絡構形優化
3．1．1 基於壓差與溫度復閤函數最小的熱水用戶網絡構形優化
3．1．2 基於積耗散率最小的熱水用戶網絡構形優化
3．2 X形熱水用戶網絡構形優化
3．2．1 基於總壓降最小和用戶熱水溫度最大的熱水用戶網絡構形優化
3．2．2 基於壓差與溫度復閤函數最小的熱水用戶網絡構形優化
3．3 本章小結

第4章 肋片構形優化
4．1 葉形肋片構形優化
4．1．1 基於最大熱阻最小的葉形肋片構形優化
4．1．2 基於當量熱阻最小的葉形肋片構形優化
4．2 舵形肋片構形優化
4．2．1 基於最大熱阻最小的舵形肋片構形優化
4．2．2 基於當量熱阻最小的舵形肋片構形優化
4．3 T-Y形肋片當量熱阻最小構形優化
4．3．1 T-Y形肋片模型
4．3．2 對流傳熱邊界條件下T-Y形肋片構形優化
4．3．3 復閤傳熱邊界條件下T-Y形肋片構形優化
4．4 復雜肋片當量熱阻最小構形優化
4．4．1 復雜肋片模型
4．4．2 對流傳熱邊界條件下復雜肋片構形優化
4．4．3 復閤傳熱邊界條件下復雜肋片構形優化
4．5 本章小結

第5章 冷卻通道構形優化
5．1 燃氣渦輪葉片冷卻通道構形優化
5．1．1 燃氣渦輪葉片冷卻模型
5．1．2 基於最大溫差最小的渦輪葉片構形優化
5．1．3 基於積耗散率最小的渦輪葉片構形優化
5．2 圓盤産熱體冷卻通道構形優化
5．2．1 基於最大溫差最小的圓盤産熱體冷卻通道構形優化
5．2．2 基於積耗散率最小的圓盤産熱體冷卻通道構形優化
5．3 本章小結

第6章 脈管網絡構形優化
6．1 矩形內X形脈管網絡構形優化
6．1．1 基於熵産率最小的脈管網絡構形優化
6．1．2 基於積耗散率最小的脈管網絡構形優化
6．2 圓盤內樹狀脈管網絡構形優化
6．2．1 基於熾耗散率最小的對稱脈管網絡構形優化
6．2．2 基於熵産率最小的非對稱脈管網絡構形優化
6．2．3 基於煆耗散率最小的非對稱脈管網絡構形優化
6．3 本章小結

第7章 換熱器構形優化
7．1 矩形內H形換熱器構形優化
7．1．1 基於熱有效性最大的換熱器構形優化
7．1．2 基於積耗散有效性最大的換熱器構形優化
7．2 矩形內X形換熱器構形優化
7．2．1 基於熱有效性最大的換熱器構形優化
7．2．2 基於積耗散有效性最大的換熱器構形優化
7．3 圓盤內樹狀換熱器構形優化
7．3．1 基於熱有效性最大的換熱器構形優化
7．3．2 基於積耗散有效性最大的換熱器構形優化
7．4 本章小結

第8章 多孔介質傳質構形優化
8．1 基於三角形單元體的多孔介質“體點”傳質構形優化
8．1．1基於最大壓差最小的“體點”傳質構形優化
8．1．2 基於質量積耗散率最小的“體點”傳質構形優化
8．2 基於圓柱形單元體的多孔介質“體點”傳質構形優化
8．2．1 基於最大壓差最小的“體點”傳質構形優化
8．2．2 基於質量積耗散率最小的“體點”傳質構形優化
8．3 存在通道間隙的多孔介質“盤點”傳質構形優化
8．3．1 上一級構造體最優的“盤點”傳質構形優化
8．3．2 釋放上一級構造體最優的“盤點”傳質構形優化
8．4 本章小結

第9章 氣固反應器構形優化
9．1 盤點氣固反應器構形優化
9．1．1 熵産率最小的氣固反應器構形優化
9．1．2 煆耗散率最小的氣固反應器構形優化
9．2 釋放上一級構造體最優時的盤點氣固反應器構形優化
9．2．1 一級樹狀圓盤模型
9．2．2 一級樹狀圓盤構形優化
9．3 本章小結

第10章 管式固體氧化物燃料電池構形優化
10．1 單管式固體氧化物燃料電池構形優化
10．1．1 管式固體氧化物燃料電池模型
10．1．2 基於輸齣功率最大的管式固體氧化物燃料電池構形優化
10．2 管式燃料電池與燃氣輪機混閤係統構形優化
10．2．1 管式燃料電池與燃氣輪機混閤係統模型
10．2．2 基於輸齣功率最大的管式燃料電池與燃氣輪機混閤係統構形優化
10．3 本章小結

第11章 廣義傳遞過程構形優化
11．1 圓盤內廣義流動過程構形優化
11．1．1 最大流動時間最小的廣義流動過程構形優化
11．1．2 平均流動時間最小的廣義流動過程構形優化
11．2 闆坯連鑄過程廣義構形優化
11．2．1 闆坯連鑄過程模型和溫度場驗證
11．2．2 廣義構形優化思想
11．2．3 基於熱損失的闆坯連鑄過程廣義構形優化
11．2．4 基於積耗散的闆坯連鑄過程構形優化
11．3 帶鋼層流冷卻過程廣義構形優化
11．3．1 帶鋼層流冷卻過程模型
11．3．2 基於積耗散的帶鋼層流冷卻過程構形優化
11．4 鋼鐵生産流程廣義熱力學優化
11．5 廣義傳遞過程的廣義構形優化
11．5．1 廣義傳遞過程模型
11．5．2 廣義構形優化中的廣義勢差和廣義流量極值原理
11．5．3 廣義構形優化中的廣義耗散極值原理
11．5．4 廣義傳遞過程廣義構形優化的應用
11．6 本章小結

第12章 全書總結
參考文獻
附錄 主要符號說明

前言/序言

　　能源問題是世界各國普遍關注的焦點問題，高效地利用能源已成為人類可持續發展的必由之路。閤理的能源係統結構對能源係統、能源利用率的提高有重要的促進作用，因此，對能源係統結構進行優化已成為能源係統優化設計的重要研究方嚮之一。熵産生最小化理論、場協同理論、煆理論和構形理論等各種傳熱傳質優化理論為能源係統的結構優化設計提供瞭重要的理論基礎。
　　本書在全麵深入地瞭解熵産生最小化（有限時間熱力學）理論、場協同理論、熾理論和構形理論等各種傳熱傳質優化理論的基礎上，提齣廣義構形優化思想，並進一步總結齣廣義傳遞過程（傳遞強化和傳遞弱化過程）的廣義勢差和廣義流量極值原理及廣義耗散極值原理；在全麵係統地總結前人現有研究成果的基礎上，遵循從單純的熱力學和傳熱學到多學科交叉融閤、從單目標優化到多目標優化的原則，基於廣義構形優化思想、廣義勢差和廣義流量極值原理及廣義耗散極值原理，對流體流動過程、肋片、脈管網絡和換熱器對流換熱過程、多孔介質傳質過程以及氣固反應器和固體氧化物燃料電池傳熱傳質過程進行多學科、多目標、多尺度構形優化，得到不同優化目標下各種傳遞過程最優構形。最後針對各種傳遞過程建立廣義傳遞過程模型，基於廣義構形優化思想給齣解決各種傳遞過程構形問題的統一方法，得到其最優構形，提齣鋼鐵生産流程廣義熱力學優化理論。本書取得瞭一些具有重要理論意義和實用價值的研究成果，可為各種傳遞過程和係統的結構設計及性能優化提供科學依據和理論指導。
　　本書主要由以下五個部分組成。
　　第一部分研究流體流動過程構形優化問題。第2章在管道總錶麵積一定的條件下，以最大壓差最小為目標對圓盤區域內對稱樹狀流動網絡，以總泵功率最小為目標對圓盤區域內非對稱樹狀流動網絡分彆進行構形優化；建立新的流動網絡模型——釋放管道夾角約束的綫一綫流動網絡模型，分彆在管道總體積和錶麵積約束條件下以最大壓差最小為目標對其進行構形優化，並對兩種管道約束條件下的流動網絡最優構形進行比較。第3章建立同時考慮熱水傳熱和流動性能的兩個新目標——壓差和溫度復閤函數目標及熾耗散率目標，並建立新的熱水用戶網絡模型-X形熱水用戶網絡模型；分彆以壓差和溫度復閤目標最小及煆耗散率最小為目標，對矩形內H形熱水用戶網絡模型進行構形優化；分彆采用以熱水用戶網絡總壓降最小和用戶溫度最大的分步優化方法及以壓差和溫度復閤目標最小的全局優化方法，對矩形內X形熱水用戶網絡進行構形優化，並對兩種優化目標下的熱水用戶網絡最優構形進行比較。
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