《Numerical Methods with Chemical Engineering Applications》书评
发布时间: 2025-01-03      来源: 图书馆    浏览次数: 10

《Numerical Methods with Chemical Engineering Applications》书评

《化学工程数值方法应用》书评

By 化学与化工学院 苏沁

《Numerical Methods with Chemical Engineering Applications》,中文译名为《化学工程数值方法应用》,出版于2017年,作者Kevin D. Dorfman是是明尼苏达大学化学工程与材料科学系教授,获得过AIChE的Colburn奖、DARPA青年研究员奖、NSF职业奖以及德莱福斯新教师和教师学者奖;Prodromos Daoutidis也是明尼苏达大学化学工程与材料科学系教授,获得过美国国家科学基金会职业奖、PSE模型创新奖。出版社为Cambridge University Press,隶属于英国剑桥大学,在提供优秀资源、教学法及教材编写方面在全球享有盛誉。

该书综合介绍了理论基础数值方法和化学工程应用,主要面向大三本科生,旨在使学生能够深刻理解可使用数值方法解决的化学工程问题。正文部分共8章节,现介绍如下:

第一章 数学建模和结构化编程:介绍了数学模型中的元素、几个可解析求解的化工模型(汽液平衡、单一反应物间歇式反应器、三组分间歇反应器、连续搅拌槽式反应器、板坯中的反应扩散、非稳态扩散)、计算数学和结构化程序设计。

第二章 线性代数方程组:介绍了线代方程组的定义和求解方法,介绍了克拉默法则、高斯消元法及其在求解行列式和带状矩阵中的应用、矩阵的三角分解法、线性工艺流程图的案例分析、几种迭代法(雅克比迭代法、高斯-赛德尔迭代法、松弛法)、线代方程组在多项式回归中的应用和在MATLAB中的执行操作。

第三章 非线性代数方程组:介绍了线性方程与非线性方程的区别和非线性方程的解法,解释了单非线性代数方程组的定点法、广义不动点定理的收敛性判别,分析了非定常扩散中的特征值计算案例,阐述了非线性方程的皮卡迭代法和牛顿一拉夫逊迭代法以及延拓方法,分析了基于范拉尔模型的液-液相图的例子以及在MATLAB中的执行操作

第四章 初值问题:介绍了常微分方程的分类及其一般解方法,讨论了一阶常微分方程的数值稳定性及其初值问题的解法和常微分方程初值问题系统,介绍了高阶常微分方程初值问题和常微分方程组的数值稳定性。

第五章 动力系统:介绍了微分方程非线性初值问题系统的平衡点及其稳定性和平面上的动力系统(平面上的线性系统--稳态的分类、平面上的非线性系统),讨论了非线性系统所特有的动力系统的定性特征,介绍了一维二维常微分方程的分岔理论和混沌理论。

第六章 边值问题:介绍了常微分方程边值问题,讲解了有限差分法求解微分方程数值及求解步骤(狄利克雷边界条件、Neumann和Robin边界条件、网格细化),讨论了耦合边界条件(附加未知向量、交错变量),分析了填料床中的反应扩散和热质耦合传递等案例。

第七章 偏微分方程:集中讨论了守恒方程中常见的一些特殊形式及其解法,介绍了初边值问题的解法和二维边值问题,分析了通过膜的非稳态扩散例子。

第八章 插值与积分:介绍了多项式插值的线性插值法、二次插值法、牛顿插值法,讨论了牛顿-柯特斯求积、梯形法则求积、高斯求积等方法,分析了减压蒸馏的示例。

附录A MATLAB“教程”:介绍了适用本书程序的MATLAB的数据结构、矩阵与向量操作、操作顺序、数据显示、逻辑流程、循环、运转。

附录B 矩阵的行列式

本书以清晰明了的方式介绍了化学工程中的数值方法及其应用,集成了数值方法和编程与化学工程的应用,结合严谨的写作风格,通过简短的说明性例子和详细的案例研究,帮助读者详细了解数值方法在解决现实的化学工程问题的应用。全书编排逻辑清晰,每一章节都为读者提供了深入学习相关知识需要的文献和书籍,便于读者进行自我深入探究;且每章节都附有该章知识点在MATLAB中的实践操作程序以及对应的问题,帮助读者理解知识点及其应用;语言精炼简洁,内容全面。

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