Mriežkové Boltzmannovo modelovanie zložitých prúdení pre technické aplikácie

Pôvodný názov:

Lattice Boltzmann Modeling of Complex Flows for Engineering Applications

Obsah knihy:

Príroda neustále predstavuje obrovské množstvo zložitých a viacrozmerných javov, ktoré v mnohých prípadoch zahŕňajú prítomnosť jednej alebo viacerých tekutín, ktoré prúdia, spájajú sa a vyvíjajú sa okolo nás. Od svojho objavenia sa na povrchu Zeme sa ľudstvo pokúšalo využiť a skrotiť tekutiny na svoje účely, pravdepodobne počnúc Hérovým strojom na otvorenie dverí Serapisovho chrámu v Alexandrii, aby dospelo k moderným pohonným systémom a aktuátorom. Dnes vieme, že mechanika tekutín je základom nespočetných vedeckých a technických aplikácií od najmenších fyzikálnych meradiel (nanofluidika, pohyblivosť baktérií a difúzne toky v poréznych médiách) až po tie najväčšie (od výroby energie v elektrárňach až po oceánografiu a meteorológiu). Pre pokrok ľudstva a pre udržateľnejšiu a efektívnejšiu budúcnosť je nevyhnutné prehĺbiť chápanie správania tekutín v rôznych meradlách.

Od prvých rokov tretieho tisícročia zaznamenala Lattice Boltzmannova metóda (LBM) exponenciálny nárast aplikácií, najmä v oblastiach spojených so simuláciou komplexných a mäkkých tokov hmoty. LBM preukázala pozoruhodnú všestrannosť v rôznych oblastiach použitia od nanoaktívnych materiálov, prúdenia na voľnom povrchu, viacfázových a reaktívnych tokov až po simuláciu procesov v motoroch a fluidných strojoch. LBM je založený na optimalizovanej formulácii Boltzmannovej kinetickej rovnice, ktorá umožňuje simulovať častice kvapaliny, alebo skôr kvázi-častice, z mezoskopického hľadiska, čo umožňuje zahrnúť základnejšie fyzikálne interakcie vzhľadom na štandardné schémy prijaté s Navier-Stokesovými riešiteľmi, ktoré sú založené na predpoklade kontinua.

V tejto knihe autori prezentujú najnovšie pokroky v aplikácii LBM na komplexné javy prúdenia vedeckého a technického záujmu s osobitným zameraním na viacškálové modelovanie heterogénnej katalýzy v nanopórovitých médiách a viacfázových, viaczložkových prúdení.