內容簡介
《有機結構分析(修訂版)》共7章。前6章分彆論述瞭質譜、核磁共振氫譜、碳譜、二維核磁共振譜、紅外光譜以及紫外光譜的基本原理,討論瞭這幾種波譜學在分子結構分析中的應用。注重介紹這幾種波譜與有機化閤物結構的關係,以及各種波譜的特點和解析方法。第7章總結瞭波譜在有機結構分析中的各自優點,並討論瞭各種波譜在結構解析中的綜閤應用。《有機結構分析(修訂版)》以波譜學的實用性為齣發點,緊跟學科前沿,配以相當數量的例題剖析,幫助讀者提高用波譜學方法解決實際問題的能力。
《有機結構分析(修訂版)》可作為化學有關專業的本科生及研究生的教學用書,也可供從事有機閤成或波譜分析的科研人員參考。
內頁插圖
目錄
前言/序言
20世紀30年代發展的紫外光譜、40年代發展的紅外光譜以及50年代發展的質譜和核磁共振譜被稱為“四大波譜”。其中紫外和紅外光譜提供分子官能團信息,質譜提供分子式信息,核磁和質譜共同確定分子骨架信息,它們相互補充的結構信息為鑒定化閤物結構提供瞭有力的依據。波譜分析測定有機化閤物結構具有微量、快速、靈敏、準確等特點,已經被廣泛應用於有機化學、石油化工、生物化學和藥物學等相關領域,熟悉並掌握基本的波譜解析方法,實為化學工作者必須掌握的一門知識。
全書對四大波譜的相關理論隻作淺顯的論述,著重於波譜方法在結構鑒定中的應用,論述譜綫的形狀、位置以及強度與分子結構的關係,根據各波譜學的特點,討論影響譜綫的因素,以及每種波譜方法在結構解析中的規律和過程。作為一名有機化學工作者,編者深知核磁共振技術在日常科研中的重要地位,遂將其分成三章,分彆介紹氫譜、碳譜和二維核磁共振譜的基本原理和解析方法,力爭反映核磁共振譜學的最新進展。傅立葉變換方法(FT)引入到核磁共振實驗,使碳譜變成瞭常規測試方法。多脈衝實驗的應用對碳原子級數的確定,大大增加瞭碳譜在有機結構解析中的威力,尤其是以多脈衝實驗為基礎的二維核磁共振譜,它通過氫與氫之間的關聯、氫與碳之間的關聯,已經成為研究復雜分子骨架連接方式以及分子結構確定的最有效方法。
本書在編寫過程中參考瞭國內外齣版的一些相關教材和專著,主要內容和譜圖來源於:《lntroduction to Spectroscopy》(D.L.Pavia),《有機分子結構光譜鑒定》(趙瑤興、孫祥玉編著),《High Resolution NMR Techniques in Organic Chemistry》(T.D. W. Claridge),《有機化閤物結構鑒定與有機波譜學》(寜永成編著),《二維核磁共振簡明原理及圖譜解析》(楊立編著),對上述作者的辛勤勞動錶示衷心感謝。
本書在編寫中獲得校研究生院的資助和化學係有機組老師的鼓勵和支持。博士研究生李敏傑、王佳瑞和董婷參與瞭部分章節的編寫和書稿的打印工作。郭慶祥教授在百忙之中為本書作序,在此緻以誠摯的感謝。
由於編者水平有限,書中錯誤之處在所難免,敬請讀者予以指正。
好的,這是一本圖書的詳細簡介,完全不涉及您提到的《有機結構分析(修訂版)》的內容,旨在深入闡述另一本理論或實踐領域著作的核心價值和結構。 --- 《計算流體力學基礎與工程應用:湍流模型與網格生成詳解》 —— 深入理解復雜流動現象的現代工具箱 書籍概述與核心價值 《計算流體力學基礎與工程應用:湍流模型與網格生成詳解》是一本麵嚮高等工科院校研究生、高級工程師以及流體力學研究人員的權威性專著。本書並非停留在CFD(Computational Fluid Dynamics,計算流體力學)的基礎概念介紹層麵,而是專注於解決實際工程問題中最具挑戰性的兩大核心環節:高精度湍流建模和高效、可控的數值網格生成技術。 在當代工程設計中,從航空航天、汽車設計到能源轉換和生物醫學工程,精確預測和控製流體行為是實現性能優化的關鍵。本書深刻認識到,傳統基於納維-斯托剋斯方程(Navier-Stokes Equations)的求解過程,其準確性往往受限於對流場中復雜非綫性現象——特彆是湍流——的數學描述能力,以及離散化過程中網格質量的優劣。因此,本書的核心價值在於提供一套係統化、可操作的理論框架和工程實踐指南,以剋服這些瓶頸。 全書結構嚴謹,理論推導詳實,同時配有大量的工程算例和代碼實現思路,確保讀者不僅理解“如何做”,更能洞悉“為何要這樣做”。 第一部分:湍流建模的深度探索 湍流是自然界和工程領域中最普遍、最難精確模擬的現象之一。本部分摒棄瞭對簡單層流的贅述,直接切入主流和前沿的湍流建模方法。 第一章:湍流理論迴顧與尺度分離的挑戰 本章首先迴顧瞭湍流的統計特性,如雷諾應力、湍動能的演化方程,並重點探討瞭“尺度分離”在RANS(雷諾平均納維-斯托剋斯方程)和LES(大渦模擬)中的哲學與數學基礎。我們詳細分析瞭RANS方程中“關聯係數”的物理意義,並為後續模型的選擇奠定基礎。 第二章:經典RANS模型($k-epsilon$ 與 $k-omega$ 體係)的局限性與改進 本書對工程中最常用的 $k-epsilon$ 模型(包括標準、RNG和Realizable版本)和 $k-omega$ 模型(包括SST模型)進行瞭深入的對比分析。重點剖析瞭它們在處理高麯率、流分離和逆壓梯度時的失效機製。例如,針對邊界層外流區(Free Shear Regions)的過度預測偏差,我們詳細闡述瞭如何通過修改湍流動能輸運項的梯度修正因子來提升模型的魯棒性。 第三章:進階方法:大渦模擬(LES)與混閤模型(DES) 隨著計算能力的提升,LES已成為高精度模擬的黃金標準。本章詳述瞭亞網格尺度(Subgrid-Scale, SGS)模型的原理,包括經典的Smagorinsky模型、動態Smagorinsky模型及其在非均勻網格下的修正方法。隨後,本書將大量的筆墨用於解釋混閤RANS/LES方法(如DES、IDDES)的原理、切換函數的設計哲學,以及它們在模擬復雜機械結構(如葉輪機葉片)周圍流動中的應用策略。 第四章:各嚮異性與非平衡湍流的顯式建模 傳統的二階矩模型難以捕捉湍流的各嚮異性。本部分介紹瞭三階矩模型(Reynolds Stress Model, RSM)的完整方程組推導,並特彆關注瞭其在強鏇流和非平衡流動中的收斂性問題。此外,我們探討瞭基於顯式代數湍流模型(EATM)的快速求解策略,適用於大規模工業設計快速迭代的場景。 第二部分:數值離散與高品質網格生成 準確的湍流模型需要高質量的數值求解器和與之匹配的計算域離散化。本部分將重點放在網格生成技術,這是CFD求解精度的“地基”。 第五章:控製方程的數值離散方法:有限體積法的深度實踐 本章係統迴顧瞭有限體積法(FVM)的離散過程,重點對比瞭中心差分、迎風格式(First-Order Upwinding)和高分辨率格式(如QUICK、MUSL、ENO/WENO)在處理對流項時的差異。我們詳細分析瞭各種格式的數值耗散和色散誤差,並給齣瞭在求解瞬態、高馬赫數流動時應避免的陷阱。 第六章:結構化網格的拓撲設計與網格質量指標 本書並未將結構化網格視為過時技術,而是強調其在規則幾何體上實現最優正交性和最小網格畸變的能力。本章深入探討瞭多塊結構化網格(Chimera/Overset Grid)的重疊區域數據插值方法,並定義瞭嚴格的網格質量標準,如雅可比比率(Jacobian Ratio)、邊界層厚度和網格膨脹角,以及如何通過網格重構算法來優化這些指標。 第七章:非結構化網格與混閤網格的高級生成技術 對於復雜部件,非結構化網格是必然選擇。本章重點介紹瞭基於Delaunay三角剖分和Advancing Front方法的網格生成算法。更關鍵的是,本書詳細闡述瞭如何構建“混閤網格”係統——即在邊界層使用高度優化的體素(Prism Layers)捕捉高梯度,而在遠離壁麵的區域使用四麵體或多麵體網格以實現高效填充。我們提供瞭針對復雜內部流道(如熱交換器)的分層(Hierarchical)網格生成流程。 第八章:局部網格加密與自適應網格重構(AMR) 為瞭在保證計算成本可控的前提下捕捉流動中的小尺度結構(如衝擊波或渦核),局部加密是必須的。本章介紹瞭基於誤差指示函數(如梯度限製器或解的餘量)的靜態局部加密技術。最後,本書引入瞭動態自適應網格重構(AMR)的概念,探討瞭在瞬態模擬中,如何根據物理準則(如馬赫數梯度或湍動能變化率)實時添加或移除網格單元,以實現計算資源的自適應分配。 總結與展望 《計算流體力學基礎與工程應用:湍流模型與網格生成詳解》旨在成為一本將前沿研究成果轉化為實用工程技能的橋梁。通過對湍流建模深層次物理內涵的挖掘,以及對網格生成從二維拓撲設計到三維自適應重構的全麵覆蓋,本書為工程師和研究人員提供瞭一個全麵而精確的工具集,以應對未來工程領域中更加嚴苛的流體動力學挑戰。本書的最終目標是引導讀者超越“黑箱”式模擬,實現對計算結果的深刻理解和可靠預測。 ---
這本書真的讓我感到耳目一新。我之前接觸過一些關於有機結構分析的書籍,但很多都停留在理論層麵,缺乏實踐指導。然而,《有機結構分析(修訂版)》卻在理論講解的同時,非常注重實際應用。作者在闡述每一種分析方法時,都會詳細介紹其在實際研究中的典型應用案例,這些案例的選擇非常具有代錶性,能夠讓讀者清晰地看到理論知識如何轉化為解決實際問題的能力。例如,在講解核磁共振譜時,作者不僅僅介紹瞭信號的化學位移和裂分,還詳細解析瞭如何利用這些信息來推斷分子的結構,並且列舉瞭一些復雜的天然産物和藥物分子的結構解析過程。這種“學以緻用”的教學模式,讓我感覺自己不僅僅是在學習書本知識,更像是在參與實際的科研工作。此外,書中的習題設計也非常巧妙,既有基礎性的鞏固練習,也有一些具有挑戰性的綜閤題,能夠有效地檢驗讀者對知識的掌握程度。我認為,這本書對於想要提升有機結構分析能力的讀者來說,絕對是一本不可多得的寶藏。