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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 传递过程优化的基本原理2

1.2.1 熵产生最小化原理2

1.2.2 场协同原理3

1.2.3 ？耗散极值原理4

1.3 构形理论的产生、发展和内涵7

1.3.1 构形理论的产生和发展7

1.3.2 构形理论与分形理论8

1.4 流体流动过程构形优化研究现状9

1.4.1 简单流体流动网络构形优化9

1.4.2 热水用户网络构形优化10

1.4.3 广义流动过程构形优化10

1.5 对流换热过程构形优化研究现状11

1.5.1 热沉和热源构形优化11

1.5.2 冷却通道构形优化13

1.5.3 脉管网络构形优化14

1.5.4 换热器构形优化15

1.6 多孔介质传质过程构形优化研究现状17

1.7 传热传质过程构形优化研究现状18

1.7.1 气固反应器构形优化18

1.7.2 燃料电池构形优化19

1.8 钢铁生产流程构形优化研究现状20

1.9 本书的主要工作及章节安排21

第2章 简单流体流动网络构形优化24

2.1 圆盘内树状流动网络构形优化24

2.1.1 管道表面积约束下的对称树状流动网络构形优化24

2.1.2 管道表面积约束下的非对称树状流动网络构形优化34

2.2 矩形内释放管道夹角约束的线-线流动网络构形优化38

2.2.1 管道体积约束下的线-线流动网络构形优化38

2.2.2 管道表面积约束下的线-线流动网络构形优化43

2.3 本章小结45

第3章 热水用户网络构形优化47

3.1 H形热水用户网络构形优化48

3.1.1 基于压差与温度复合函数最小的热水用户网络构形优化48

3.1.2 基于？耗散率最小的热水用户网络构形优化57

3.2 X形热水用户网络构形优化62

3.2.1 基于总压降最小和用户热水温度最大的热水用户网络构形优化62

3.2.2 基于压差与温度复合函数最小的热水用户网络构形优化70

3.3 本章小结75

第4章 肋片构形优化76

4.1 叶形肋片构形优化77

4.1.1 基于最大热阻最小的叶形肋片构形优化77

4.1.2 基于当量热阻最小的叶形肋片构形优化84

4.2 舵形肋片构形优化95

4.2.1 基于最大热阻最小的舵形肋片构形优化96

4.2.2 基于当量热阻最小的舵形肋片构形优化101

4.3 T-Y形肋片当量热阻最小构形优化107

4.3.1 T-Y形肋片模型107

4.3.2 对流传热边界条件下T-Y形肋片构形优化108

4.3.3 复合传热边界条件下T-Y形肋片构形优化111

4.4 复杂肋片当量热阻最小构形优化115

4.4.1 复杂肋片模型115

4.4.2 对流传热边界条件下复杂肋片构形优化116

4.4.3 复合传热边界条件下复杂肋片构形优化119

4.5 本章小结120

第5章 冷却通道构形优化122

5.1 燃气涡轮叶片冷却通道构形优化122

5.1.1 燃气涡轮叶片冷却模型122

5.1.2 基于最大温差最小的涡轮叶片构形优化125

5.1.3 基于？耗散率最小的涡轮叶片构形优化128

5.2 圆盘产热体冷却通道构形优化132

5.2.1 基于最大温差最小的圆盘产热体冷却通道构形优化132

5.2.2 基于？耗散率最小的圆盘产热体冷却通道构形优化142

5.3 本章小结148

第6章 脉管网络构形优化149

6.1 矩形内X形脉管网络构形优化149

6.1.1 基于熵产率最小的脉管网络构形优化150

6.1.2 基于？耗散率最小的脉管网络构形优化159

6.2 圆盘内树状脉管网络构形优化167

6.2.1 基于？耗散率最小的对称脉管网络构形优化167

6.2.2 基于熵产率最小的非对称脉管网络构形优化175

6.2.3 基于？耗散率最小的非对称脉管网络构形优化185

6.3 本章小结187

第7章 换热器构形优化189

7.1 矩形内H形换热器构形优化189

7.1.1 基于热有效性最大的换热器构形优化189

7.1.2 基于？耗散有效性最大的换热器构形优化195

7.2 矩形内X形换热器构形优化198

7.2.1 基于热有效性最大的换热器构形优化198

7.2.2 基于？耗散有效性最大的换热器构形优化206

7.3 圆盘内树状换热器构形优化210

7.3.1 基于热有效性最大的换热器构形优化210

7.3.2 基于？耗散有效性最大的换热器构形优化217

7.4 本章小结221

第8章 多孔介质传质构形优化223

8.1 基于三角形单元体的多孔介质“体点”传质构形优化224

8.1.1 基于最大压差最小的“体点”传质构形优化224

8.1.2 基于质量积耗散率最小的“体点”传质构形优化232

8.2 基于圆柱形单元体的多孔介质“体点”传质构形优化234

8.2.1 基于最大压差最小的“体点”传质构形优化234

8.2.2 基于质量积耗散率最小的“体点”传质构形优化240

8.3 存在通道间隙的多孔介质“盘点”传质构形优化245

8.3.1 上一级构造体最优的“盘点”传质构形优化245

8.3.2 释放上一级构造体最优的“盘点”传质构形优化253

8.4 本章小结258

第9章 气固反应器构形优化259

9.1 盘点气固反应器构形优化259

9.1.1 熵产率最小的气固反应器构形优化259

9.1.2 ？耗散率最小的气固反应器构形优化268

9.2 释放上一级构造体最优时的盘点气固反应器构形优化278

9.2.1 一级树状圆盘模型278

9.2.2 一级树状圆盘构形优化279

9.3 本章小结280

第10章 管式固体氧化物燃料电池构形优化282

10.1 单管式固体氧化物燃料电池构形优化282

10.1.1 管式固体氧化物燃料电池模型282

10.1.2 基于输出功率最大的管式固体氧化物燃料电池构形优化288

10.2 管式燃料电池与燃气轮机混合系统构形优化294

10.2.1 管式燃料电池与燃气轮机混合系统模型294

10.2.2 基于输出功率最大的管式燃料电池与燃气轮机混合系统构形优化297

10.3 本章小结299

第11章 广义传递过程构形优化301

11.1 圆盘内广义流动过程构形优化302

11.1.1 最大流动时间最小的广义流动过程构形优化302

11.1.2 平均流动时间最小的广义流动过程构形优化309

11.2 板坯连铸过程广义构形优化311

11.2.1 板坯连铸过程模型和温度场验证311

11.2.2 广义构形优化思想314

11.2.3 基于热损失的板坯连铸过程广义构形优化315

11.2.4 基于？耗散的板坯连铸过程构形优化322

11.3 带钢层流冷却过程广义构形优化325

11.3.1 带钢层流冷却过程模型325

11.3.2 基于？耗散的带钢层流冷却过程构形优化328

11.4 钢铁生产流程广义热力学优化333

11.5 广义传递过程的广义构形优化335

11.5.1 广义传递过程模型335

11.5.2 广义构形优化中的广义势差和广义流量极值原理336

11.5.3 广义构形优化中的广义耗散极值原理337

11.5.4 广义传递过程广义构形优化的应用338

11.6 本章小结347

第12章 全书总结349

参考文献357

附录 主要符号说明394