化學(xué)工程數(shù)學(xué)模擬

Anders+Rasmuson

數(shù)學(xué)模擬方法在化學(xué)工程的研究、開發(fā)和設(shè)計(jì)中已成為普遍采用的常規(guī)手段，作用越來越突出。不同類型和復(fù)雜程度的數(shù)學(xué)模型在化學(xué)工程中的應(yīng)用日趨廣泛，如反應(yīng)器、分離器和換熱器等的設(shè)計(jì)、放大、優(yōu)化和運(yùn)行；實(shí)驗(yàn)的規(guī)劃和結(jié)果評價(jià)；復(fù)雜體系機(jī)理的理解等。數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建是最重要的環(huán)節(jié)，模型的數(shù)學(xué)表述既有衡算的微分方程的形式等，也有涉及平衡的代數(shù)模型等。

本書的目的就是在化學(xué)工程數(shù)學(xué)模型的建立、簡化、評價(jià)/解釋和應(yīng)用等諸方面培養(yǎng)讀者的洞察力和技巧。

本書包括（1）模型的構(gòu)建，即用數(shù)學(xué)語言來描述物理/化學(xué)現(xiàn)象，并強(qiáng)調(diào)這是一個(gè)迭代的過程，通過與實(shí)驗(yàn)的對照，模型被不斷改進(jìn)；（2）模型簡化和近似方法，包括因次分析法，時(shí)間常數(shù)分析法和漸近分析法等；（3）典型的各類模型的求解方法綜述；（4）模型建立的最后一步：參數(shù)估計(jì)、模型驗(yàn)證和評價(jià)。對于"在特定情況下應(yīng)當(dāng)應(yīng)用哪個(gè)模型？"這個(gè)問題，將會給出答案。與現(xiàn)有書籍不同的是，盡管書中也給出了典型的各類模型的求解方法綜述，但具體求解的數(shù)值算法并不是本書的主要內(nèi)容。

通過閱讀本書，讀者將能夠通過建立、求解和應(yīng)用數(shù)學(xué)模型來解決化學(xué)工程問題，特別是：（1）分析質(zhì)量、動量、熱量的傳遞和化學(xué)反應(yīng)，建立微分和宏觀控制體的衡算模型；（2）通過簡化通用模型方程來建立模型；（3）理解模型間的差異；（4）理解如何使用數(shù)值求解方法；（5）理解參數(shù)估計(jì)方法。

全書分為7章：1. 緒論；2. 分類；3. 模型表述；4.經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停‥mpirical Model Building）的建立；5. 簡化數(shù)學(xué)模型的策略；6. 數(shù)值方法；7. 數(shù)學(xué)模型的統(tǒng)計(jì)分析。還有三個(gè)附錄列出了傳遞方程，無因次變量，分布數(shù)表。每章后均附有一定數(shù)量的問題和習(xí)題，供讀者深化對內(nèi)容的認(rèn)識和理解。本書的讀者對象是高等學(xué)校化學(xué)工程專業(yè)的高年級本科生和研究生，需掌握化工原理特別是傳遞現(xiàn)象的基礎(chǔ)知識，并具備一定的數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)和計(jì)算機(jī)編程基礎(chǔ)。本書也可供石油與化工、輕工等行業(yè)從事研究、開發(fā)和設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員參考。

陳宏剛，教授

（華北電力大學(xué)）