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多相流中的非平衡热力学。 (英语) Zbl 1285.80001号

软物质和生物物质多德雷赫特:施普林格(ISBN 978-94-007-5460-7/hbk;978-94-07-5461-4/电子书)。xiii,第269页。(2013).
这本书致力于描述和研究多相流中发生的非平衡热力学问题。它分为11章,并附有7个附录。每一章的结尾都有一些问题,其解决方案在最后一个附录中收集。
第一章研究了局部均衡的概念。作者首先描述了处于平衡状态的N粒子系统和处于宏观平衡状态的孤立系统的热力学量围绕其恒定平衡值的波动。然后计算系统的熵。在几个例子中,他计算了熵变化(Delta S_{tot})。
第二章提出微观可逆性的概念。作者介绍了概率分布和联合概率的概念及其性质。然后,他提出了(N)体系统微观可逆性的概念。讨论并应用Onsager的互易关系,通过傅里叶变换导出涨落扩散定理。
第3章首先描述悬浮粒子(被视为随机游动)的布朗运动。首先在一维情况下建立朗之万方程,然后在广义情况下建立。
第四章研究福克-普朗克方程。作者首先简要描述了马尔可夫过程,并由此导出福克-普朗克方程。给出了该方程的一般解,本章最后对维纳过程进行了一些考虑。
第六章介绍了随机微分学的一些工具。正如本章导言中提到的,作者打算“以非数学家也容易理解的方式”解释这个主题。他介绍了伊藤和斯特拉蒂诺维奇应用于均衡和波动背景下的随机演算。考虑到布朗粒子,他描述了随机力学的一些概念。
在第六章中,作者简要回顾了路径积分的一些概念。他考虑力场中的自由布朗运动和布朗运动。他介绍了最小路径的概念,本章最后介绍了路径积分方法在三种特殊情况下的应用。
第7章将讨论多元体系平衡方程的推导:质量守恒、化学物质守恒、动量守恒、能量守恒和角动量守恒。
在第八章中,作者介绍了纯流体、多元混合物、金属和非各向同性介质的本构关系。他在这里使用了Onsager互惠关系。本章最后对热力学通量的波动进行了描述。
第9章介绍了多相流的运动方程。作者首先描述了这种材料的平衡条件。为了说明其计算,作者绘制了考虑不同变量对的相图。然后,他引入了扩散界面的概念,假设材料的摩尔密度不是恒定的,并引入了密度的级数展开式。他首先在无耗散流体的情况下写出运动方程,然后在更一般的情况下。他总结了研究多组分系统的章节。
在第10章中,作者考虑了两相材料,其中一个相随机分散在另一个相中,导致了不同类型的复合材料。他首先研究复合材料的导热性,并计算出有效傅里叶定律。然后计算悬浮液的有效粘度和多孔介质的渗透率。本文考虑了中性浮力布朗粒子悬浮的情况,并研究了胶体悬浮中的扩散。本章最后使用傅里叶变换对输运系数进行了动态定义。
第11章是对多相材料的研究,作者在这里介绍了多尺度工具。为了推导描述多孔介质流动的有效方程,提出了体积平均法。利用Onsager的互易关系,导出了Brinkman方程。然后他展示了如何将写在相空间中的福克-普朗克方程简化为斯莫卢肖夫斯基方程。他举例说明了他对不同材料的计算。本章最后简要介绍了均匀化技术在均匀随机速度场中的输运或在非均匀随机场中的弥散中的应用。
前六个附录收集了一些对本研究有用的其他工具,而最后一个附录给出了每个章节结束时问题的解决方案。
本书从热力学角度对多相流进行了最新和完整的描述。

理学硕士:

80-02 与经典热力学有关的研究综述(专著、调查文章)
80甲17 连续统热力学
80万40 热力学和传热问题的均化
82C22型 含时统计力学中的相互作用粒子系统
82立方31 随机方法(福克-普朗克、朗之万等)应用于含时统计力学问题
60磅65英寸 布朗运动
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