热能工程与先进能源技术仿真与设计PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 能源使用与环境 1

1.2 当前能源利用概述 2

1.2.1 锅炉燃烧及燃煤发电概述 2

1.2.2 太阳能直接热利用概述 3

1.2.3 太阳能光伏发电概述 8

1.2.4 核能发电技术概述 8

1.2.5 燃料电池发电技术概述 10

1.2.6 海洋能（潮汐能、波浪能、洋流能、海洋温差能）利用概述 11

1.2.7 水力能、风能、生物质能、地热能利用概述 13

1.3 发展传热－传质－电磁工程仿真技术的重要性 16

参考文献 20

第2章 几何结构 21

2.1 建立一维几何结构 21

2.1.1 点的建立 21

2.1.2 线段的建立 23

2.1.3 多段线的建立 24

2.2 建立二维几何结构 24

2.2.1 圆的创建 25

2.2.2 椭圆的创建 27

2.2.3 矩形的创建 28

2.2.4 正方形的创建 29

2.2.5 多边形的创建 30

2.3 二维几何结构的布尔运算 30

2.3.1 并集 30

2.3.2 交集 32

2.3.3 差集 33

2.3.4 组合 36

2.4 编辑二维几何结构 37

2.4.1 选择几何结构对象 38

2.4.2 修改几何结构对象 39

2.4.3 创建几何结构对象副本 43

2.5 倒角与圆角 49

2.5.1 倒角 49

2.5.2 圆角 50

2.6 二维综合实例 52

2.7 建立三维几何结构 63

2.7.1 长方体的创建 63

2.7.2 圆柱体的创建 64

2.7.3 圆锥体的创建 66

2.7.4 球体的创建 67

2.8 通过二维对象创建三维模型 68

2.8.1 拉伸 68

2.8.2 旋转 69

2.9 三维几何结构的布尔运算 72

2.9.1 并集 72

2.9.2 交集 73

2.9.3 差集 74

2.10 编辑三维几何结构 76

2.10.1 阵列 76

2.10.2 复制 79

2.10.3 镜像 80

2.10.4 移动 82

2.10.5 旋转 83

2.11 三维综合实例 85

参考文献 97

第3章 网格划分 98

3.1 建立自由三角形网格 98

3.1.1 根据系统默认尺寸直接生成自由网格 98

3.1.2 利用Size控制不同边的网格尺寸 98

3.1.3 利用Size控制不同区域的网格尺寸 100

3.1.4 利用Distribution控制不同边的网格数量 101

3.2 建立结构网格 103

3.3 建立自由四边形网格 104

3.4 建立边界层网格 105

3.5 建立拉伸网格 107

3.6 建立双重网格 109

3.7 建立装配体网格 111

3.8 边网格 114

3.9 复制网格 117

3.9.1 复制面网格 117

3.9.2 复制体网格 119

3.10 网格转换 121

3.10.1 面转换 121

3.10.2 体转换 123

3.11 网格划分综合实例 124

参考文献 129

第4章 数学方程求解 130

4.1 代数方程 130

4.1.1 COMSOL？默认算子、常数及函数 130

4.1.2 一元一阶方程求解过程 131

4.1.3 一元多阶方程的求解 133

4.1.4 二元一阶方程组求解 134

4.1.5 二元多阶方程组 136

4.2 超越方程 137

4.3 微分方程 138

4.3.1 COMSOL符号约定 138

4.3.2 微分方程的分类 139

4.3.3 常微分方程 139

4.3.4 偏微分方程 144

4.3.5 微分代数方程 153

4.3.6 经典微分方程 155

参考文献 160

第5章 传质仿真 161

5.1 物质扩散涉及的物理量 161

5.2 Fick's model简介 163

5.3 Stefan-Maxwell model简介 163

5.4 Dusty gas model简介 164

5.5 具有菲克定律形式的尘气模型简介 166

5.5.1 两组分尘气模型 166

5.5.2 多组分尘气模型 167

5.6 FM应用实例 169

5.6.1 引言 169

5.6.2 模型定义 169

5.6.3 结果与讨论 169

5.6.4 模型简介 169

5.7 SMM应用实例 177

5.7.1 引言 177

5.7.2 模型定义 177

5.7.3 模型简介 178

5.8 DGMFM应用实例 186

5.8.1 引言 186

5.8.2 模型定义 186

5.8.3 模型简介 187

参考文献 193

第6章 传热仿真 194

6.1 热传导 194

6.2 热对流 195

6.3 热辐射 195

6.4 换热器仿真 196

6.4.1 引言 196

6.4.2 模型定义 197

6.4.3 结果与讨论 197

6.4.4 模型简介 197

6.5 汽车刹车盘在刹车前后温度变化仿真 205

6.5.1 引言 205

6.5.2 模型定义 205

6.5.3 结果与讨论 207

6.5.4 模型简介 207

6.6 水杯中的自然对流仿真 216

6.6.1 引言 216

6.6.2 模型定义 216

6.6.3 结果与讨论 216

6.6.4 模型简介 218

参考文献 224

第7章 动量仿真 225

7.1 自由空间中的动量方程 225

7.2 多孔介质中的动量方程 226

7.3 流体阀仿真 227

7.3.1 引言 227

7.3.2 模型定义 227

7.3.3 模型简介 228

7.4 混合器内部流场数值模拟 234

7.4.1 引言 234

7.4.2 模型定义 234

7.4.3 结果与讨论 235

7.4.4 模型简介 236

参考文献 242

第8章 导电仿真 243

8.1 电荷守恒方程 243

8.2 电导率 244

8.3 有效电导率的计算 247

8.3.1 引言 247

8.3.2 模型定义 247

8.3.3 结果与讨论 247

8.3.4 模型简介 248

参考文献 254

第9章 燃料电池理论基础 255

9.1 能源危机 255

9.2 燃料电池简介 255

9.2.1 燃料电池起源与发展 255

9.2.2 燃料电池的分类 256

9.2.3 固体氧化物燃料电池的开路电压（Nernst势） 256

9.2.4 固体氧化物燃料电池的I-V曲线 258

9.3 固体氧化物燃料电池的数学模型 259

9.3.1 固体氧化物燃料电池的几何结构 259

9.3.2 动量守恒方程 260

9.3.3 能量守恒方程 261

9.3.4 质量守恒方程 262

9.3.5 导电方程 263

9.3.6 电化学模型 264

参考文献 267

第10章 固体氧化物燃料电池仿真 269

10.1 固体氧化物燃料电池多物理场模型 269

10.1.1 引言 269

10.1.2 模型定义 269

10.2 模型简介 274

10.2.1 模型向导 274

10.2.2 全局定义 274

10.2.3 创建几何模型 276

10.2.4 定义设置 277

10.2.5 边界条件设置 282

10.2.6 网格划分 290

10.2.7 计算 292

10.2.8 结果与讨论 292

参考文献 293