Lattice Boltzmann Modeling of Complex Flows for Engineering Applications
Die Natur präsentiert ständig eine Vielzahl komplexer und vielschichtiger Phänomene, die in vielen Fällen mit dem Vorhandensein einer oder mehrerer Flüssigkeiten zu tun haben, die um uns herum fließen, sich vermischen und sich entwickeln. Seit ihrem Erscheinen auf der Erdoberfläche hat die Menschheit versucht, Fluide für ihre Zwecke zu nutzen und zu zähmen, wahrscheinlich beginnend mit Heros' Maschine, um die Türen des Serapis-Tempels in Alexandria zu öffnen, bis hin zu modernen Antriebssystemen und Aktuatoren. Heute wissen wir, dass die Strömungsmechanik die Grundlage zahlloser wissenschaftlicher und technischer Anwendungen ist, von den kleinsten physikalischen Maßstäben (Nanofluidik, Bakterienmotilität und Diffusionsströmungen in porösen Medien) bis hin zu den größten (von der Energieerzeugung in Kraftwerken bis hin zur Ozeanographie und Meteorologie). Es ist für den Fortschritt der Menschheit und für eine nachhaltigere und effizientere Zukunft von entscheidender Bedeutung, das Verständnis des Verhaltens von Flüssigkeiten in allen Größenordnungen zu vertiefen.
Seit den ersten Jahren des dritten Jahrtausends hat die Lattice-Boltzmann-Methode (LBM) ein exponentielles Wachstum an Anwendungen erfahren, insbesondere in den Bereichen, die mit der Simulation komplexer und weicher Materieströme verbunden sind. Die LBM hat in der Tat eine bemerkenswerte Vielseitigkeit in verschiedenen Anwendungsbereichen gezeigt, von nanoaktiven Materialien, freien Oberflächenströmungen und mehrphasigen und reaktiven Strömungen bis hin zur Simulation von Prozessen in Motoren und Strömungsmaschinen. LBM basiert auf einer optimierten Formulierung der Boltzmannschen kinetischen Gleichung, die die Simulation von Fluidteilchen oder vielmehr Quasiteilchen aus mesoskopischer Sicht ermöglicht und damit die Einbeziehung grundlegenderer physikalischer Wechselwirkungen im Vergleich zu den Standardschemata der Navier-Stokes-Löser, die auf der Kontinuumsannahme basieren, erlaubt.
In diesem Buch stellen die Autoren die jüngsten Fortschritte bei der Anwendung des LBM auf komplexe Strömungsphänomene von wissenschaftlichem und technischem Interesse vor, mit besonderem Schwerpunkt auf der Mehrskalenmodellierung der heterogenen Katalyse in nano-porösen Medien und mehrphasigen Mehrkomponentenströmungen.
| ISBN: | 9781681746739 |
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| Sprache: | Englisch |
| Einband: | Taschenbuch |
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