热能工程与先进能源技术仿真与设计

 软件图书  图书/工业技术/能源与动力工程
内容简介
  能量转化的核心基础可能是多种多样的,但就其整个能源应用装置而言,大部分能源利用技术的研究、发展到最终的商业化都涉及传热、传质及导电过程的工程分析设计。
  《热能工程与先进能源技术仿真与设计》主要以COMSOLMultiphysics软件为工具,首先介绍了传质、传热、导电等单个物理过程的仿真,然后以燃料电池为例详细介绍多物理场间的耦合仿真。在经典物理的范畴内,大部分工程问题都可抽象为二阶及二阶以下的微分方程形式,因此本书中基于传热、传质及导电的耦合研究方法完全可推广应用于能源应用研究过程中遇到的其他物理、化学过程的工程建模分析。读者通过对本书的阅读和理解,可系统掌握使用有限元工程软件针对能源应用研究过程中遇到的各种工程问题进行数值建模和分析优化设计的技能。
  《热能工程与先进能源技术仿真与设计》可供COMSOL软件用户,化工领域的本科生、研究生,能源动力类的本科生、研究生使用,也可供能源行业技术人员、研究人员参考。
目录
第1章  绪论
1.1  能源使用与环境
1.2  当前能源利用概述
1.2.1  锅炉燃烧及燃煤发电概述
1.2.2  太阳能直接热利用概述
1.2.3  太阳能光伏发电概述
1.2.4  核能发电技术概述
1.2.5  燃料电池发电技术概述
1.2.6  海洋能(潮汐能、波浪能、洋流能、海洋温差能)利用概述
1.2.7  水力能、风能、生物质能、地热能利用概述
1.3  发展传热-传质-电磁工程仿真技术的重要性
参考文献

第2章  几何结构
2.1  建立一维几何结构
2.1.1  点的建立
2.1.2  线段的建立
2.1.3  多段线的建立
2.2  建立二维几何结构
2.2.1  圆的创建
2.2.2  椭圆的创建
2.2.3  矩形的创建
2.2.4  正方形的创建
2.2.5  多边形的创建
2.3  二维几何结构的布尔运算
2.3.1  并集
2.3.2  交集
2.3.3  差集
2.3.4  组合
2.4  编辑二维几何结构
2.4.1  选择几何结构对象
2.4.2  修改几何结构对象
2.4.3  创建几何结构对象副本
2.5  倒角与圆角
2.5.1  倒角
2.5.2  圆角
2.6  二维综合实例
2.7  建立三维几何结构
2.7.1  长方体的创建
2.7.2  圆柱体的创建
2.7.3  圆锥体的创建
2.7.4  球体的创建
2.8  通过二维对象创建三维模型
2.8.1  拉伸
2.8.2  旋转
2.9  三维几何结构的布尔运算
2.9.1  并集
2.9.2  交集
2.9.3  差集
2.10  编辑三维几何结构
2.10.1  阵列
2.10.2  复制
2.10.3  镜像
2.10.4  移动
2.10.5  旋转
2.11  三维综合实例
参考文献

第3章  网格划分
3.1  建立自由三角形网格
3.1.1  根据系统默认尺寸直接生成自由网格
3.1.2  利用Size控制不同边的网格尺寸
3.1.3  利用Size控制不同区域的网格尺寸
3.1.4  利用Distribution控制不同边的网格数量
3.2  建立结构网格
3.3  建立自由四边形网格
3.4  建立边界层网格
3.5  建立拉伸网格
3.6  建立双重网格
3.7  建立装配体网格
3.8  边网格
3.9  复制网格
3.9.1  复制面网格
3.9.2  复制体网格
3.10  网格转换
3.10.1  面转换
3.10.2  体转换
3.11  网格划分综合实例
参考文献

第4章  数学方程求解
4.1  代数方程
4.1.1  COMSOL? 默认算子、常数及函数
4.1.2  一元一阶方程求解过程
4.1.3  一元多阶方程的求解
4.1.4  二元一阶方程组求解
4.1.5  二元多阶方程组
4.2  超越方程
4.3  微分方程
4.3.1  COMSOL符号约定
4.3.2  微分方程的分类
4.3.3  常微分方程
4.3.4  偏微分方程
4.3.5  微分代数方程
4.3.6  经典微分方程
参考文献 

第5章  传质仿真
5.1  物质扩散涉及的物理量
5.2  Fick's model简介
5.3  Stefan-Maxwell model简介
5.4  Dusty gas model简介
5.5  具有菲克定律形式的尘气模型简介
5.5.1  两组分尘气模型
5.5.2  多组分尘气模型
5.6  FM应用实例
5.6.1  引言
5.6.2  模型定义
5.6.3  结果与讨论
5.6.4  模型简介
5.7  SMM应用实例
5.7.1  引言
5.7.2  模型定义
5.7.3  模型简介
5.8  DGMFM应用实例
5.8.1  引言
5.8.2  模型定义
5.8.3  模型简介
参考文献

第6章  传热仿真
6.1  热传导
6.2  热对流
6.3  热辐射
6.4  换热器仿真
6.4.1  引言
6.4.2  模型定义
6.4.3  结果与讨论
6.4.4  模型简介
6.5  汽车刹车盘在刹车前后温度变化仿真
6.5.1  引言
6.5.2  模型定义
6.5.3  结果与讨论
6.5.4  模型简介
6.6  水杯中的自然对流仿真
6.6.1  引言
6.6.2  模型定义
6.6.3  结果与讨论
6.6.4  模型简介
参考文献

第7章  动量仿真
7.1  自由空间中的动量方程
7.2  多孔介质中的动量方程
7.3  流体阀仿真
7.3.1  引言
7.3.2  模型定义
7.3.3  模型简介
7.4  混合器内部流场数值模拟
7.4.1  引言
7.4.2  模型定义
7.4.3  结果与讨论
7.4.4  模型简介
参考文献

第8章  导电仿真
8.1  电荷守恒方程
8.2  电导率
8.3  有效电导率的计算
8.3.1  引言
8.3.2  模型定义
8.3.3  结果与讨论
8.3.4  模型简介
参考文献

第9章  燃料电池理论基础
9.1  能源危机
9.2  燃料电池简介
9.2.1  燃料电池起源与发展
9.2.2  燃料电池的分类
9.2.3  固体氧化物燃料电池的开路电压(Nernst势)
9.2.4  固体氧化物燃料电池的I-V曲线
9.3  固体氧化物燃料电池的数学模型
9.3.1  固体氧化物燃料电池的几何结构
9.3.2  动量守恒方程
9.3.3  能量守恒方程
9.3.4  质量守恒方程
9.3.5  导电方程
9.3.6  电化学模型
参考文献

第10章  固体氧化物燃料电池仿真
10.1  固体氧化物燃料电池多物理场模型
10.1.1  引言
10.1.2  模型定义
10.2  模型简介
10.2.1  模型向导
10.2.2  全局定义
10.2.3  创建几何模型
10.2.4  定义设置
10.2.5  边界条件设置
10.2.6  网格划分
10.2.7  计算
10.2.8  结果与讨论
参考文献

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