　　能量轉化中涉及的傳熱、傳質及導電過程具有通用性和代錶性。本書是針對能源技術的基本技術特徵，運用COMSOLMultiphysics軟件對熱能工程及幾種可再生能源的仿真模擬與設計，對具體的工程技術有一定的藉鑒作用。稿件所基於的軟件COMSOLMultiphysics是能源、力學等多物理場仿真的通用軟件，對其他學科也具有一定的參考價值。

內容簡介

　　能量轉化的核心基礎可能是多種多樣的，但就其整個能源應用裝置而言，大部分能源利用技術的研究、發展到最終的商業化都涉及傳熱、傳質及導電過程的工程分析設計。　　《熱能工程與先進能源技術仿真與設計》主要以COMSOLMultiphysics軟件為工具，首先介紹瞭傳質、傳熱、導電等單個物理過程的仿真，然後以燃料電池為例詳細介紹多物理場間的耦閤仿真。在經典物理的範疇內，大部分工程問題都可抽象為二階及二階以下的微分方程形式，因此本書中基於傳熱、傳質及導電的耦閤研究方法完全可推廣應用於能源應用研究過程中遇到的其他物理、化學過程的工程建模分析。讀者通過對本書的閱讀和理解，可係統掌握使用有限元工程軟件針對能源應用研究過程中遇到的各種工程問題進行數值建模和分析優化設計的技能。　　《熱能工程與先進能源技術仿真與設計》可供COMSOL軟件用戶，化工領域的本科生、研究生，能源動力類的本科生、研究生使用，也可供能源行業技術人員、研究人員參考。

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第1章緒論1.1 能源使用與環境1.2 當前能源利用概述1.2.1 鍋爐燃燒及燃煤發電概述1.2.2 太陽能直接熱利用概述1.2.3 太陽能光伏發電概述1.2.4 核能發電技術概述1.2.5 燃料電池發電技術概述1.2.6 海洋能（潮汐能、波浪能、洋流能、海洋溫差能）利用概述1.2.7 水力能、風能、生物質能、地熱能利用概述1.3 發展傳熱-傳質-電磁工程仿真技術的重要性參考文獻
第2章幾何結構2.1 建立一維幾何結構2.1.1 點的建立2.1.2 綫段的建立2.1.3 多段綫的建立2.2 建立二維幾何結構2.2.1 圓的創建2.2.2 橢圓的創建2.2.3 矩形的創建2.2.4 正方形的創建2.2.5 多邊形的創建2.3 二維幾何結構的布爾運算2.3.1 並集2.3.2 交集2.3.3 差集2.3.4 組閤2.4 編輯二維幾何結構2.4.1 選擇幾何結構對象2.4.2 修改幾何結構對象2.4.3 創建幾何結構對象副本2.5 倒角與圓角2.5.1 倒角2.5.2 圓角2.6 二維綜閤實例2.7 建立三維幾何結構2.7.1 長方體的創建2.7.2 圓柱體的創建2.7.3 圓錐體的創建2.7.4 球體的創建2.8 通過二維對象創建三維模型2.8.1 拉伸2.8.2 鏇轉2.9 三維幾何結構的布爾運算2.9.1 並集2.9.2 交集2.9.3 差集2.10 編輯三維幾何結構2.10.1 陣列2.10.2 復製2.10.3 鏡像2.10.4 移動2.10.5 鏇轉2.11 三維綜閤實例參考文獻
第3章網格劃分3.1 建立自由三角形網格3.1.1 根據係統默認尺寸直接生成自由網格3.1.2 利用Size控製不同邊的網格尺寸3.1.3 利用Size控製不同區域的網格尺寸3.1.4 利用Distribution控製不同邊的網格數量3.2 建立結構網格3.3 建立自由四邊形網格3.4 建立邊界層網格3.5 建立拉伸網格3.6 建立雙重網格3.7 建立裝配體網格3.8 邊網格3.9 復製網格3.9.1 復製麵網格3.9.2 復製體網格3.10 網格轉換3.10.1 麵轉換3.10.2 體轉換3.11 網格劃分綜閤實例參考文獻
第4章數學方程求解4.1 代數方程4.1.1 COMSOL? 默認算子、常數及函數4.1.2 一元一階方程求解過程4.1.3 一元多階方程的求解4.1.4 二元一階方程組求解4.1.5 二元多階方程組4.2 超越方程4.3 微分方程4.3.1 COMSOL符號約定4.3.2 微分方程的分類4.3.3 常微分方程4.3.4 偏微分方程4.3.5 微分代數方程4.3.6 經典微分方程參考文獻
第5章傳質仿真5.1 物質擴散涉及的物理量5.2 Fick's model簡介5.3 Stefan-Maxwell model簡介5.4 Dusty gas model簡介5.5 具有菲剋定律形式的塵氣模型簡介5.5.1 兩組分塵氣模型5.5.2 多組分塵氣模型5.6 FM應用實例5.6.1 引言5.6.2 模型定義5.6.3 結果與討論5.6.4 模型簡介5.7 SMM應用實例5.7.1 引言5.7.2 模型定義5.7.3 模型簡介5.8 DGMFM應用實例5.8.1 引言5.8.2 模型定義5.8.3 模型簡介參考文獻
第6章傳熱仿真6.1 熱傳導6.2 熱對流6.3 熱輻射6.4 換熱器仿真6.4.1 引言6.4.2 模型定義6.4.3 結果與討論6.4.4 模型簡介6.5 汽車刹車盤在刹車前後溫度變化仿真6.5.1 引言6.5.2 模型定義6.5.3 結果與討論6.5.4 模型簡介6.6 水杯中的自然對流仿真6.6.1 引言6.6.2 模型定義6.6.3 結果與討論6.6.4 模型簡介參考文獻
第7章動量仿真7.1 自由空間中的動量方程7.2 多孔介質中的動量方程7.3 流體閥仿真7.3.1 引言7.3.2 模型定義7.3.3 模型簡介7.4 混閤器內部流場數值模擬7.4.1 引言7.4.2 模型定義7.4.3 結果與討論7.4.4 模型簡介參考文獻
第8章導電仿真8.1 電荷守恒方程8.2 電導率8.3 有效電導率的計算8.3.1 引言8.3.2 模型定義8.3.3 結果與討論8.3.4 模型簡介參考文獻
第9章燃料電池理論基礎9.1 能源危機9.2 燃料電池簡介9.2.1 燃料電池起源與發展9.2.2 燃料電池的分類9.2.3 固體氧化物燃料電池的開路電壓（Nernst勢）9.2.4 固體氧化物燃料電池的I-V麯綫9.3 固體氧化物燃料電池的數學模型9.3.1 固體氧化物燃料電池的幾何結構9.3.2 動量守恒方程9.3.3 能量守恒方程9.3.4 質量守恒方程9.3.5 導電方程9.3.6 電化學模型參考文獻
第10章固體氧化物燃料電池仿真10.1 固體氧化物燃料電池多物理場模型10.1.1 引言10.1.2 模型定義10.2 模型簡介10.2.1 模型嚮導10.2.2 全局定義10.2.3 創建幾何模型10.2.4 定義設置10.2.5 邊界條件設置10.2.6 網格劃分10.2.7 計算10.2.8 結果與討論參考文獻