Computational Modeling for Fluid Flow and Interfacial Transport

ویرایش:  
نویسندگان: W. Shyy (Auth.)  
سری:  
ISBN (شابک) : 9780444817600, 0444817603 
ناشر: Elsevier Science 
سال نشر: 1994 
تعداد صفحات: 507 
زبان: English 
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) 
حجم فایل: 10 مگابایت 

قیمت کتاب (تومان) : 36,000

فرآیندهای حمل و نقل اغلب با حضور همزمان متغیرهای وابسته متعدد، مقیاس‌های طول چندگانه، نیروهای بدنه، مرزهای آزاد و غیرخطی‌های قوی مشخص می‌شوند. عناصر محاسباتی مختلف که برای پیش‌بینی جریان‌های سیال پیچیده و انتقال سطحی مهم هستند در این جلد ارائه شده‌اند. کاربردهای عملی، ارائه شده در قالب تصاویر و مثال ها، و همچنین تفسیر فیزیکی نتایج محاسبه شده مورد تاکید قرار می گیرند. این کتاب به عنوان مرجعی برای محققان و دانشجویان فارغ التحصیل در مهندسی مکانیک، هوافضا، شیمی و مواد در نظر گرفته شده است.

هم ویژگی های ماکروسکوپی و هم میکروسکوپی (اما همچنان پیوسته) مورد توجه قرار گرفته است. به منظور ایجاد یک پایه خوب برای تسهیل بحث در مورد تکنیک های پیشرفته تر، این کتاب به سه بخش تقسیم شده است. بخش اول مفاهیم اساسی طرح های تفاضل محدود را برای حل معادلات دیفرانسیل جزئی سهموی، بیضوی و هذلولی ارائه می کند. بخش دوم به مسائل مربوط به مدل‌سازی محاسباتی برای جریان سیال و پدیده‌های انتقال می‌پردازد. الگوریتم های موجود برای حل معادلات ناویر استوکس را می توان به طور کلی به عنوان روش های مبتنی بر چگالی و روش های مبتنی بر فشار طبقه بندی کرد. در این کتاب بر روش مبتنی بر فشار تاکید شده است. تلاش‌های اخیر برای بهبود عملکرد الگوریتم مبتنی بر فشار، هم از نظر کیفی و هم از نظر کمی، شامل فرمول‌بندی الگوریتم و تعمیم آن به تمام سرعت‌های جریان، انتخاب سیستم مختصات و متغیرهای سرعت اولیه، مسائل طرح‌بندی شبکه، مرز باز می‌شود. درمان و نقش حفاظت از جرم جهانی، درمان همرفت و همگرایی. کاربردهای مهندسی عملی، از جمله جریان احتراق توربین گاز، انتقال حرارت و جابجایی در لامپ‌های تخلیه فشار بالا، مدیریت حرارتی تحت ریزگرانش، و جریان از طریق توربین‌های هیدرولیک نیز مورد بحث قرار می‌گیرند.

بخش سوم به فرآیندهای حمل‌ونقل شامل دینامیک سطحی می‌پردازد. به طور خاص آنهایی که تحت تأثیر تغییر فاز، گرانش و مویینگی قرار می‌گیرند مورد تأکید قرار می‌گیرند، و هر دو مقیاس ماکروسکوپی و مورفولوژیکی (میکروسکوپی) ارائه می‌شوند. مفاهیم اساسی فرآیندهای رابط، مویینگی و تغییر فاز برای کمک به شفاف‌سازی مکانیسم‌های فیزیکی خلاصه می‌شوند و پس از آن بحثی در مورد پیشرفت‌های اخیر در مدل‌سازی محاسباتی ارائه می‌شود. راه‌حل‌های عددی نیز برای نشان دادن ویژگی‌های برجسته کاربردهای مهندسی عملی مورد بحث قرار می‌گیرند. ویژگی‌های اساسی دینامیک سطحی نیز در قالب مطالعات موردی نشان داده شده‌اند تا تأثیر متقابل بین انتقال سیال و حرارتی مقیاس‌های ماکروسکوپی و تعامل آن‌ها با انتقال سطحی را نشان دهند.

Transport processes are often characterized by the simultaneous presence of multiple dependent variables, multiple length scales, body forces, free boundaries and strong non-linearities. The various computational elements important for the prediction of complex fluid flows and interfacial transport are presented in this volume. Practical applications, presented in the form of illustrations and examples are emphasized, as well as physical interpretation of the computed results. The book is intended as a reference for researchers and graduate students in mechanical, aerospace, chemical and materials engineering.

Both macroscopic and microscopic (but still continuum) features are addressed. In order to lay down a good foundation to facilitate discussion of more advanced techniques, the book has been divided into three parts. Part I presents the basic concepts of finite difference schemes for solving parabolic, elliptic and hyperbolic partial differential equations. Part II deals with issues related to computational modeling for fluid flow and transport phenomena. Existing algorithms to solve the Navier-Stokes equations can be generally classified as density-based methods and pressure-based methods. In this book the pressure-based method is emphasized. Recent efforts to improve the performance of the pressure-based algorithm, both qualitatively and quantitatively, are treated, including formulation of the algorithm and its generalization to all flow speeds, choice of coordinate system and primary velocity variables, issues of grid layout, open boundary treatment and the role of global mass conservation, convection treatment and convergence. Practical engineering applications, including gas-turbine combustor flow, heat transfer and convection in high pressure discharge lamps, thermal management under microgravity, and flow through hydraulic turbines are also discussed.

Part III addresses the transport processes involving interfacial dynamics. Specifically those influenced by phase change, gravity, and capillarity are emphasized, and both the macroscopic and morphological (microscopic) scales are presented. Basic concepts of interface, capillarity, and phase change processes are summarized to help clarify physical mechanisms, followed by a discussion of recent developments in computational modeling. Numerical solutions are also discussed to illustrate the salient features of practical engineering applications. Fundamental features of interfacial dynamics have also been illustrated in the form of case studies, to demonstrate the interplay between fluid and thermal transport of macroscopic scales and their interaction with interfacial transport

Content: 
TRANSPORT PROCESSES IN ENGINEERING SERIES, Page ii
Front Matter, Page iii
Copyright, Page iv
Dedication, Page v
PREFACE, Pages vii-ix
Introduction to BASIC CONCEPTS OF FINITE DIFFERENCE METHODS, Page 1
CHAPTER I - INTRODUCTION TO FINITE DIFFERENCE METHODS, Pages 3-26
CHAPTER II - PARABOLIC EQUATIONS, Pages 27-58
CHAPTER III - ELLIPTIC EQUATIONS, Pages 59-88
CHAPTER IV - HYPERBOLIC EQUATIONS, Pages 89-110
Introduction to PRESSURE–BASED ALGORITHMS AND THEIR APPLICATIONS, Page 111
CHAPTER V - PRESSURE–BASED ALGORITHMS, Pages 113-238
CHAPTER VI - PRACTICAL APPLICATIONS, Pages 239-275
Introduction to INTERFACIAL TRANSPORT, Pages 277-278
CHAPTER VII - BASIC CONCEPTS OF THERMODYNAMICS, Pages 279-298
CHAPTER VIII - THERMOFLUID PHENOMENA INVOLVING CAPILLARITY AND GRAVITY, Pages 299-352
CHAPTER IX - MODELING AND COMPUTATIONAL ISSUES IN PHASE – CHANGE DYNAMICS, Pages 353-463
REFERENCES, Pages 465-498
INDEX, Pages 499-504