化工模拟:从分子计算到过程仿真(刘振)

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刘振,刘军娜,赵爽 著
图书标签:
  • 化工模拟
  • 分子计算
  • 过程仿真
  • 化学工程
  • 计算化学
  • 建模仿真
  • Aspen Plus
  • MATLAB
  • 数值计算
  • 工业应用
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出版社: 化学工业出版社
ISBN:9787122295477
版次:1
商品编码:12169891
包装:平装
开本:16开
出版时间:2017-09-01
用纸:轻型纸
页数:172
字数:222000
正文语种:中文

具体描述

编辑推荐

适读人群 :本书可供从事化工产品开发和工艺设计的工程技术研究人员使用,也可作为高校化工及相关专业高年级本科生和研究生教材。
分子模拟与过程仿真相互联系、互为补充;
一个新产品的开发,设计的开始阶段需要分子模拟,工程实现需要过程仿真;
本教材将这两方面的内容融合在一起,并结合编者的科研成果,以期培养学生的设计开放能力。

内容简介

本书主要介绍分子模拟和过程仿真的基本原理,并通过典型实例讲解Gaussian和Aspen Plus软件在化工研究与设计中的应用。全书共分6章,第1章介绍计算机在化学化工中的应用及计算机仿真的基本概念;第2章介绍分子模拟原理;第3章通过实例介绍Gausian软件的应用,包括单点能计算、分子构型优化、分子轨道分析、电荷分析、热力学参数计算等;第4章介绍过程仿真原理;第5章介绍Aspen Plus软件的应用,包括单元操作模拟、复杂精馏过程计算、流程模拟等;第6章对其他模拟软件在化学化工中的应用做简单介绍。
本书可供从事化工产品开发和工艺设计的工程技术研究人员使用,也可作为高校化工及相关专业高年级本科生和研究生教材。

作者简介

刘振,河南科技大学 化工与制药学院副教授
2000.9~2006.3在天津大学精馏国家重点实验室学习,2006.3获得化学工程专业博士学位。
2006.4至今在河南科技大学化工与制药学院工作。
2009年当选河南省化工学会理事。
2013年入选国家能源非粮生物质原料研发中心专家。
主要从事传质与分离、过程模拟与优化的研究,完成国家863项目1项,河南省科技成果鉴定2项。
承担本科生《化工原理》、《化工分离工程》及研究生《化工过程分析与模拟》的教学任务。

目录

第1章计算机仿真与化工
1.1仿真的基本概念1
1.2计算机仿真的作用2
1.3化工模拟仿真2
1.3.1数学模型化的步骤2
1.3.2数学模型的分类4
1.3.3化工模拟的层次5
第2章分子模拟原理
2.1量子化学简介7
2.1.1量子化学的发展7
2.1.2量子化学的研究、应用和前景8
2.2分子轨道理论9
2.2.1自洽场分子轨道理论9
2.2.2组态相互作用13
2.2.3半经验方法14
2.2.4从头算法15
2.2.5密度泛函理论15
2.2.6其他理论17
第3章Gaussian分子计算
3.1Gaussian软件的运行环境18
3.2Gaussian程序的界面19
3.3Gaussian 软件的输入和输出20
3.3.1输入文件21
3.3.2输出文件28
3.3.3关键词29
3.4Gaussian 软件的计算30
3.4.1化学模型的建立30
3.4.2基组的影响31
3.4.3单点能的计算35
3.4.4几何优化38
3.4.5核磁计算40
3.4.6频率分析41
3.4.7电荷与电子布居分析46
3.5综合实例48
3.5.1不同基组对六羰基铬计算结果的比较48
3.5.2杂环类化合物结构与性质的计算50
3.5.3高能硝基咪唑类化合物结构与性质的计算56
3.5.4离子液体与SO2相互作用的计算58
3.5.5乙醇与水相互作用的计算64
第4章过程仿真基础
4.1稳态模拟70
4.1.1模拟的基本环节70
4.1.2变量选择和自由度分析71
4.1.3设计变量的选择72
4.2动态模拟73
第5章Aspen Plus过程仿真
5.1流体流动76
5.1.1阀76
5.1.2管路80
5.1.3管路系统83
5.2流体输送机械86
5.2.1泵86
5.2.2压缩机91
5.3机械分离94
5.4换热器100
5.5蒸馏109
5.5.1相平衡109
5.5.2平衡蒸馏(闪蒸)111
5.5.3精馏简捷计算114
5.5.4精馏严格计算117
5.5.5间歇精馏125
5.6吸收133
5.7萃取138
5.7.1单级萃取138
5.7.2多级萃取141
5.8干燥144
5.9反应器149
5.9.1釜式反应器150
5.9.2管式反应器153
5.9.3间歇反应156
5.10工艺流程模拟160
第6章其他化工模拟软件简介
6.1ChemCAD 169
6.2PRO/Ⅱ170
6.3ECSS170
6.4Hyperchem171
参考文献

精彩书摘

  《化工模拟:从分子计算到过程仿真(刘振)》:
  ①首先要考虑实际问题的类型,区别对待。对于模拟型问题,首先选输入物流变量和设备变量;对于设计型问题,首先选设计规定方程中写出的用来代表各项设计规定值的那些变量,再选输入物流变量和设备变量。由于流程系统不同问题类型的模型不同,所包括的模型方程和变量数目不同,因此设计变量的个数和选择也不同,需按不同问题类型分开考虑。
  ②模块中需解出的模块参数不能选择为设计变量。在设计型问题中,常会有一些模块的某些输入变量,主要是有关单元的一些设备参数,成为需要按照设计要求去求解的变量,也就是成了模型方程中的未知数,这些变量不能成为设计变量,设计变量只能在这些变量以外去挑选。在进行后一部分设计变量的选择时,由于没有了设计要求的限制,就可能有一定限度的“自由”。但即使在这时,也应力求避免那种毫无合理目标、完全盲目乱选的做法。
  ……

前言/序言

随着科技进步和计算机技术的发展,分子计算模拟和化工过程仿真的应用越来越广泛。分子模拟是利用计算机以原子水平的模型来模拟分子结构与行为,进而模拟分子体系的各种物理、化学性质的方法。它是在实验基础上,通过基本原理,构筑起一套模型和算法,从而计算出合理的分子结构与分子行为。分子模拟不仅可以模拟分子的静态结构,也可以模拟分子体系的动态行为,是化工产品及过程设计的基础。化工仿真以软件为平台,以真实的工厂单元及工段为背景,用实时运行的动态数学模型来模拟真实的带有控制点的设备和工艺流程,以完成实际操作和事故处理的全过程,将过程工业中典型的包括控制系统的一系列单元操作和流程工段重现,为工艺设计、过程优化提供支持。
本书介绍了分子计算与过程仿真的基本原理,通过大量实例详细介绍了化工仿真与分子模拟软件的使用和分析,力图将理论、方法和实例相结合,分子模拟和过程仿真相结合,反映化工理论研究与生产设计的新思路。
本书共6章,刘振编写第1章、第4~5章,并统稿;刘军娜编写第2、3章;赵爽编写第6章及第3章部分内容。本书在编写过程中得到河南科技大学化工与制药学院领导、老师和学生的大力帮助和支持,在此表示诚挚的感谢。
由于编著者水平所限,难免存在不足之处,恳请读者批评指正。

编者
2017年春于洛阳



《化工模拟:从分子计算到过程仿真》 在现代化学工程领域,精确的预测和优化是实现高效生产、降低成本、保障安全以及推动技术创新的基石。一本名为《化工模拟:从分子计算到过程仿真》(作者:刘振)的书籍,为我们揭示了如何运用强大的计算工具,从微观的分子层面,逐步构建起宏观的工业过程模拟模型。这本书不仅是对传统化工模拟方法的梳理,更是对前沿计算技术在化工领域应用的深度探索。 一、微观世界的洞察:分子计算的基石 化工过程的本质是物质的转化和能量的交换,而这些都根源于分子层面的相互作用。本书的开篇,将读者带入了一个微观的视角,深入探讨了分子计算的方法及其在化工中的应用。 量子化学方法: 从基础的密度泛函理论(DFT)到更精确的耦合簇理论,本书详细阐述了这些计算方法如何描述分子的电子结构、能量、几何构型以及光谱性质。这些信息是理解化学反应机理、预测反应活性、设计催化剂和新材料的关键。例如,通过量子化学计算,我们可以模拟分子与表面之间的吸附能,从而评估催化剂的性能;或者预测分子在特定溶剂中的溶解度,为分离过程的设计提供依据。 分子动力学模拟: 区别于静态的量子化学计算,分子动力学(MD)模拟则能够捕捉分子的动态行为。通过求解牛顿运动方程,MD模拟可以追踪原子在时间和空间上的轨迹,从而揭示分子的振动、扩散、相变以及在流体中的输运性质。这对于理解高分子材料的力学性能、模拟离子液体在电化学器件中的行为、研究界面现象等至关重要。书中会详细介绍构建力场、设置模拟参数、分析模拟结果的各个步骤,并辅以实际案例,例如模拟聚合物链的缠结行为,预测流体在纳米通道中的流动特性。 蒙特卡洛方法: 蒙特卡洛(MC)方法则通过随机抽样来解决复杂问题。在化工领域,MC模拟常用于计算体系的统计热力学性质,例如相平衡、比热容等。本书将介绍其基本原理,并展示如何将其应用于预测多组分体系的相图,或者模拟材料的缺陷结构,为材料的设计和性能优化提供指导。 应用实例: 书中不会仅仅停留在理论层面,而是会通过大量的实例,展示分子计算如何直接服务于化工实际。例如,如何利用量子化学计算指导新型催化剂的设计,如何利用分子动力学模拟优化溶剂体系,如何利用蒙特卡洛方法预测和控制材料的微观结构。这些应用涵盖了从药物设计、材料科学到催化工程等多个化工分支。 二、宏观世界的延伸:过程仿真的力量 从微观的分子行为理解,到宏观的工业过程设计和优化,这是一个巨大的跨越。本书的另一核心部分,将重点阐述过程仿真技术,如何将分子的理解转化为实际的工程解决方案。 单元操作的数学模型: 任何一个化工过程都是由一系列单元操作组成的,例如反应器、精馏塔、换热器、泵等。本书将深入介绍这些单元操作的数学模型,包括质量守恒、能量守恒、动量守恒以及各种相平衡和反应动力学方程。这些模型是构建过程仿真框架的基础。例如,对于一个反应器,模型将包含反应速率方程、停留时间分布等;对于一个精馏塔,模型将涉及相平衡关系、传质传热效率等。 流程模拟软件的应用: 如今,成熟的商业流程模拟软件(如Aspen Plus, HYSYS, Pro/II等)已经成为化工工程师的必备工具。本书将详细介绍如何使用这些软件进行流程模拟,包括模型建立、参数输入、求解器选择、结果分析等。作者会以具体案例,例如一个简单化工流程的建立和模拟,一步步引导读者掌握软件操作。 热力学物性方法的选择与应用: 精确的热力学物性数据是过程仿真的生命线。本书将深入探讨各种热力学物性模型,从简单的理想溶液模型,到复杂的非理想溶液模型(如NRTL, UNIQUAC, SRK, PR等),以及状态方程的适用范围和选择原则。尤其会强调在面对复杂组分体系(如电解质、高聚物)时,如何选择合适的物性模型以获得准确的模拟结果。 灵敏度分析与优化: 过程仿真不仅仅是“跑个模型”,更重要的是通过模拟结果来指导决策。本书将重点介绍如何进行灵敏度分析,理解各个参数对过程性能的影响,以及如何利用优化算法,在满足各种约束条件下,对过程进行优化,以实现节能降耗、提高收率、降低成本等目标。例如,通过优化反应温度和压力,找到最佳的生产条件;或者通过调整精馏塔的塔板数和回流比,实现产品纯度的最大化。 动态模拟与过程控制: 对于许多化工过程,尤其是在启动、停车、负荷变化以及异常工况下,动态行为的预测和控制至关重要。本书将介绍动态模拟的概念和应用,以及如何结合过程控制理论,设计合理的控制策略,以确保过程的稳定运行和安全性。 三、连接分子与宏观的桥梁 本书最独特的价值在于,它并不仅仅将分子计算和过程仿真割裂开来,而是强调两者之间的联系,构建起一座连接微观世界和宏观工业过程的桥梁。 从分子数据到宏观模型: 书中会探讨如何将分子计算获得的精确数据(如反应速率常数、相平衡常数、输运性质等)直接输入到宏观过程仿真模型中。例如,利用量子化学计算得到的反应活化能,可以计算出反应速率常数,然后将其用于反应器模型;利用分子动力学模拟得到的扩散系数,可以用于传质模型。 参数化与验证: 这种“自下而上”的方法,能够显著提高过程仿真的准确性,尤其是在缺乏实验数据或面对新型体系时。本书会详细介绍如何利用分子计算的结果对过程模型中的参数进行“参数化”,并如何通过与实验数据的对比进行“验证”。 多尺度模拟: 结合了分子计算和过程仿真,意味着我们可以进行多尺度的模拟。例如,可以先通过分子模拟研究一个新型催化剂的活性机理,然后将得到的动力学参数用于宏观反应器模型,从而预测整个反应器的性能。这种多尺度的研究方法,是实现高效催化剂开发和反应器优化的关键。 四、总结与展望 《化工模拟:从分子计算到过程仿真》这本书,为化学工程师提供了一个强大的理论框架和实践指南。它不仅仅是一本技术手册,更是一种思维方式的引导。通过深入理解分子层面的相互作用,并将其与宏观过程的工程原理相结合,工程师们能够更有效地设计、分析和优化各种复杂的化工过程。 书中贯穿始终的是对精确性、效率和创新的不懈追求。无论是开发高性能的材料,设计更绿色的化学反应,还是优化现有的生产流程,本书所介绍的模拟技术都将是不可或缺的工具。它预示着化学工程的未来,将更加依赖于计算科学的力量,实现从“实验驱动”到“模拟先行”的转变,最终为人类社会的可持续发展贡献更大的力量。

用户评价

评分

这本书给我的感觉,就像是我的一个“良师益友”。在阅读过程中,我经常会遇到一些困惑,但每当我翻到书中的相关章节,总能找到清晰的解答。刘振老师的写作风格,非常注重逻辑性和条理性。他并没有将所有的内容一股脑地抛给我,而是循序渐进地引导我进入化工模拟的世界。从最基础的分子模拟,他详细解释了各种方法的原理和适用范围,例如,他对于如何选择合适的力场来描述分子间的相互作用,进行了深入的探讨,这对于理解模拟结果的准确性至关重要。然后,他逐步过渡到宏观的过程仿真,并详细讲解了各种单元操作的模型建立和求解方法。我尤其欣赏他在讲解“传递过程”模拟时的细致程度,例如,他对于多相流动的模拟,以及如何处理其中的传质、传热问题,都给出了非常详细的讲解和指导。而且,书中还穿插了许多关于“优化设计”和“故障诊断”的应用案例,这让我看到了化工模拟在实际生产中的巨大价值。它不仅仅是用来预测一个过程的运行状态,更是可以用来指导我们如何优化设计,提高效率,降低成本,甚至解决生产中的难题。这本书让我感受到了化工模拟的“力量”,它能够将抽象的理论转化为解决实际问题的利器。

评分

这本书,我断断续续地看了不少时间,断断续续的原因其实挺复杂,一方面是它确实内容量很大,很多地方需要反复琢磨;另一方面,也是因为我目前的学习和工作重心,总得在理论学习和实际应用之间找一个平衡点。不过,每次翻开这本书,总会有新的发现和感悟。它最吸引我的地方在于,它不仅仅停留在理论的堆砌,而是非常注重将抽象的化学原理与实际的工程应用相结合。从最基础的分子模拟,到更宏观的过程仿真,作者刘振老师非常系统地梳理了整个化工领域的知识体系。我尤其喜欢其中关于分子动力学模拟的部分,它用非常生动的语言和清晰的逻辑,解释了如何通过模拟分子的运动轨迹来预测宏观的物理化学性质,比如粘度、扩散系数等等。这对于理解物质在微观层面的行为非常有帮助,也为我们设计和优化化工过程提供了理论依据。再往后,当它涉及到各种流程模拟软件的应用时,更是让我眼前一亮。我一直觉得,光有理论知识是不够的,掌握实用的工具和技术同样重要。书中详细介绍了几个主流的化工模拟软件,从界面操作到模型建立,再到结果分析,都有细致的讲解。这让我这个一直以来只停留在纸上谈兵的学生,第一次有了将理论付诸实践的勇气和方向。当然,书中的内容也不是一次就能完全理解的,特别是涉及到一些复杂的数学模型和算法时,确实需要花费不少时间和精力去消化。但我相信,只要坚持下去,这本书一定会成为我未来在化工领域深造和工作中的宝贵财富。它就像一个引路人,为我打开了通往化工模拟世界的大门,让我看到了更广阔的知识天地。

评分

这本书对于我来说,最大的价值在于它提供了一个“系统性的框架”。我之前接触过一些关于化工模拟的书籍,但总是感觉零散,缺乏一个清晰的整体脉络。刘振老师的这本书,从分子计算到过程仿真,将整个化工模拟的知识体系梳理得井井有条。我特别喜欢他在讲解分子计算部分时,对各种方法的“比较分析”。他并没有简单地介绍某个方法,而是详细阐述了不同方法的优缺点、适用范围以及计算成本,这让我能够根据实际问题,选择最合适的方法。然后,当他过渡到过程仿真时,他更是将理论与实践紧密结合。他详细讲解了各种单元操作的数学模型,以及如何利用这些模型进行流程模拟,并对模拟结果进行分析。我尤其对书中关于“灵敏度分析”和“不确定性量化”的章节印象深刻。这让我明白,模拟结果并非绝对准确,而是存在一定的不确定性,而如何有效地进行灵敏度分析和不确定性量化,是提高模拟可靠性的重要手段。这本书让我看到了化工模拟的“严谨性”和“实用性”,它能够帮助我们更科学地理解和设计化工过程。

评分

对于我这样一个对化工领域有浓厚兴趣,但又觉得有些门槛的读者来说,刘振老师的这本书无疑是“及时雨”。它以一种非常务实的方式,为我打开了通往化工模拟的大门。我最喜欢的是它在内容上的“递进性”。从最微观的分子计算,到宏观的过程仿真,每一步都衔接得非常顺畅。在讲解分子计算时,他并没有止步于概念的介绍,而是深入到了各种方法的实现细节,例如,他对于如何使用各种量子化学软件进行计算,如何处理计算结果,都给出了非常详细的指导。这让我这个之前只停留在理论层面的人,第一次有了“动手实践”的可能。然后,当他将话题转向过程仿真时,我更是欣喜若狂。他详细介绍了各种单元操作的数学模型,以及如何将这些模型组装成一个完整的流程,并进行模拟。我特别对书中关于“稳定性分析”和“动态模拟”的章节印象深刻。这让我明白,化工过程的运行并非一成不变,而是存在动态变化,而如何通过模拟来预测和控制这些动态变化,是保证生产安全和稳定的关键。这本书让我看到了化工模拟的“全面性”,它能够覆盖化工生产的各个环节,为我们提供全方位的支持。

评分

拿到这本书时,我其实是带着一丝“挑战”的心态去阅读的,因为“化工模拟”这个概念对我来说,一直显得有些神秘和高深。然而,刘振老师的这本书,却以一种意想不到的“友好”方式,让我逐渐揭开了它的面纱。我最欣赏的是他在内容安排上的“由易到难”。他并没有一上来就抛出复杂的数学公式,而是从最基础的分子模型开始,逐渐引导我理解分子的行为如何影响宏观的性质。他对于“统计力学”在分子模拟中的应用,讲解得非常透彻,让我理解了如何从大量分子的微观运动中,推导出宏观的热力学性质。然后,当他过渡到过程仿真时,他同样展现出了高超的教学能力。他并没有简单地介绍软件的使用,而是从化工过程的“核心”出发,讲解了各种单元操作的数学模型,以及如何将这些模型进行耦合,形成一个完整的流程。我尤其对书中关于“传热传质”模拟的详细讲解印象深刻。这让我明白了,在实际的化工生产中,这些过程的效率直接影响着整个生产的成本和产出,而化工模拟为我们提供了一个强大的工具来优化这些过程。这本书让我认识到,化工模拟并非只有技术,更蕴含着深刻的工程智慧。

评分

这本书的阅读体验,对我来说,更像是一次“发现之旅”。我之前一直认为,化工模拟是一个非常枯燥且高度专业化的领域,需要深厚的数学功底和计算机编程能力。然而,刘振老师的这本书,却用一种非常“人性化”的语言,将这个看似复杂的领域呈现在我面前。我特别喜欢他在讲解微观模拟部分时,所使用的类比和生动的描述。例如,他将分子动力学模拟比作“观察一群微小的舞者,通过观察它们的每一个动作,来推测整个舞团的整体表现”。这种形象的比喻,让我一下子就抓住了核心概念。而在涉及到宏观过程仿真时,他同样展现出了高超的讲解技巧。他不仅仅是介绍软件的按钮和功能,更是从化工过程的“本质”出发,讲解了各种单元操作背后的物理化学原理,以及如何将这些原理转化为可计算的模型。他关于“物质守恒”、“能量守恒”等基本定律在流程模拟中的应用,讲解得非常透彻。我尤其对书中关于“参数估算”和“数据回归”的章节印象深刻。这让我认识到,在实际的化工生产中,很多参数是难以直接获得的,而需要通过实验数据来拟合和优化,而化工模拟为我们提供了一个有效的工具来完成这项工作。这本书让我看到了化工模拟的“艺术性”和“实用性”,它不仅仅是技术,更是一种思维方式。

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阅读刘振老师的这本书,对我来说,更像是一次“深入探索”的旅程。他并没有满足于表面上的介绍,而是带领我一步步深入到化工模拟的“核心”。在分子计算部分,他详细阐述了各种算法的数学原理,例如,他对于如何使用量子化学方法来计算分子的能量、电子结构以及反应路径,都给出了非常详尽的讲解。这让我这个对理论计算感兴趣的读者,得到了极大的满足。然后,当他将话题引向过程仿真时,他更是展现出了深厚的工程功底。他不仅介绍了各种单元操作的数学模型,还着重讲解了如何将这些模型进行耦合,构建一个完整的化工流程,并进行模拟。我尤其对书中关于“多相反应器”和“分离过程”的模拟讲解印象深刻。这让我明白了,在复杂的化工生产中,如何准确地模拟这些关键单元的操作,对于整个流程的效率和安全性至关重要。而且,书中还穿插了许多关于“模型优化”和“数据驱动建模”的讨论,这让我看到了化工模拟的“未来发展方向”。这本书让我看到了化工模拟的“前沿性”和“创新性”,它不仅是现有技术的总结,更是对未来发展的展望。

评分

这本书给我最深刻的印象,便是其内容的“全面性”和“深入性”。我之前也接触过一些关于化工模拟的资料,但大多是零散的,要么只关注某个特定的软件,要么只讲解某个具体的方法。而刘振老师的这本书,却像一本“百科全书”,系统地涵盖了从分子计算到过程仿真的整个链条。在分子计算方面,他不仅介绍了量子化学计算的基本原理,还详细阐述了各种常用方法的优缺点,比如密度泛函理论(DFT)在计算电子结构中的应用,以及如何利用这些计算结果来预测分子的反应活性和光谱性质。这对于我理解化学反应的机理,设计新型催化剂等都有了更深的认识。而当话题转向过程仿真时,这本书同样展现出了非凡的功力。他不仅介绍了各种单元操作的数学模型,如蒸馏塔、反应器、换热器等,还着重讲解了如何将这些单元模型组装成一个完整的化工流程,并进行稳态和动态模拟。我特别喜欢他关于“模型精细化”和“模型降阶”的讨论,这让我认识到,在实际应用中,我们需要根据问题的需求,选择合适的模型精度,从而在计算效率和结果准确性之间找到一个最佳的平衡点。更重要的是,书中还穿插了许多实际的案例分析,通过这些案例,我能够更直观地理解书中所讲的理论和方法是如何应用于解决实际工程问题的。这种理论与实践相结合的方式,极大地增强了我学习的兴趣和动力。

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拿到这本书的时候,其实我并没有太高的期望,因为“化工模拟”这个词本身就带着一股科研论文和专业教材的冰冷感。然而,刘振老师的这本书,却意外地给我带来了一种“温暖”的体验。这种温暖,并非来自于情感上的共鸣,而是来自于一种循序渐进、由浅入深的讲解方式。他没有一上来就抛出一堆晦涩难懂的公式和定义,而是从最基础的概念讲起,比如什么是分子,什么是模拟,为什么要进行模拟。这种“夯实基础”的做法,对于我这样一个曾经在学习过程中吃过“基础不牢,地动山摇”苦头的人来说,简直是福音。特别是书中关于“从分子计算到过程仿真”的逻辑线索,非常清晰。他首先介绍了如何从微观的分子层面理解物质的性质,比如使用量子化学方法来计算分子的能量、电子密度等,这些都是在微观世界里进行“侦探”般的工作。然后,他又巧妙地将这些微观信息“放大”,通过分子动力学模拟等手段,将分子的行为与宏观的热力学、动力学性质联系起来。而这一切,最终都服务于更宏观的“过程仿真”。我特别佩服的是,他能够将如此复杂的知识体系,以一种相对易于理解的方式呈现出来,尽管有些地方我还需要反复阅读,但整体上,我感受到的更多的是启发和引导,而不是压迫和畏难。这本书让我认识到,化工模拟并非高不可攀的象牙塔,而是可以通过系统学习和实践,掌握的一门重要的工程技术。它为我打开了一个全新的视角,让我看到了化工过程背后隐藏的深刻原理和精妙设计。

评分

我一直对化工模拟领域充满好奇,但苦于缺乏系统性的指导。直到我接触了刘振老师的这本书,才感觉像是找到了“宝藏”。这本书给我带来的最大的价值,在于它构建了一个清晰的学习路径。从最基础的分子力学和量子化学计算,到更复杂的分子动力学模拟,再到最终的流程模拟,每一步都衔接得非常自然。我尤其欣赏他在讲解分子计算部分时,对各种算法的细致阐述。比如,他深入浅出地解释了Hartree-Fock方法和密度泛函理论的区别和适用范围,还对基组的选择、优化等关键步骤进行了详细的说明。这对于我这样想要深入理解这些计算方法的读者来说,无疑是非常宝贵的。然后,当他将话题引向过程仿真时,我更是感到惊喜。他并没有简单地罗列软件的使用手册,而是从化工过程的本质出发,讲解了各种单元操作的数学模型建立过程,以及如何利用这些模型进行流程模拟。他对于“建模”的理解,让我认识到这不仅仅是软件操作,更是一种对化工过程深刻理解和抽象能力的体现。而且,书中关于“模型验证”和“灵敏度分析”的章节,也给我留下了深刻的印象。这让我明白,模拟结果的可靠性至关重要,而如何科学地验证和分析模型,是保证模拟结果准确性的关键。这本书让我明白了,化工模拟是一门既有深度又有广度的学科,它需要扎实的理论基础,也需要熟练的工程实践。

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