本书分为工程
数学基础和
化工相关微分方程解析方法两部分内容。工程数学基础部分介绍
了化工数学模型、微分方程概论、场论初步、复变函数、积分变换等,选取了与化工科学研究和
技术开发密切相关的知识点和相关理论及方法,内容力求基础知识的实用性。化工相关微分方程解析方法介绍了与常微分方程、常微分方程组、偏微分方程和偏微分方程组相关的基本理论和方法,内容从满足化工科学研究和工程技术开发的需要出发,以介绍解析求解方法为主,理论联系实际,注重化工专业的应用背景,注重对学生数学能力的培养。书中各章均有适量的
习题(习题详解可由编者或出版社责任编辑免费提供),以帮助读者理解基本概念和基本方法。
本书可作为化工相关专业研究生“工程数学”课程的
教材,也可作为化工领域科研及工程技术人员解决工程数学问题的参考书。
近半个世纪以来,
化学工业和
化学工程科学取得了前所未有的辉煌成就。化工学科的发展,已经使其成为
石油化工、
能源、环境、
材料等诸多产业领域的科学与技术基础。正如近代哲学家卡尔·马克思所讲过的:“一门科学,只有成功地运用数学时,才算是达到了真正完善的地步”,化学工程科学也正在逐步走向成熟和完善。目前,化工领域新技术、新工艺、新
设备的研究和开发无不依靠数学理论的指导和
计算科学的支撑,甚或化工研究中的一些创新概念往往也需要数学理论加以抽象和把握。数学在化工应用研究及工程技术开发中的重要性是不言而喻的。
为了加强研究生阶段化工相关专业的工程数学教学,满足广大研究生尤其是博士研究生在学位
论文研究中对工程数学知识的需要,清华大学化工系于
2005年为化工相关专业的研究生开设了“化工数学
分析”一门课,取得了良好的教学效果。该课旨在提高学生利用数学理论和方法分析问题和解决问题的能力,结合化工专业数学的特点,合理取舍课程内容,重点讲解数学方法。该课程具有以下特色:(a)以工程数学为基础,以
化工过程为对象;(b)以学位论文研究中的数学问题为重点;(c)以数学分析为主,重在方法学习。
本书是在“化工数学分析”课讲义的基础上,根据作者二十多年来在化工领域从事科学研究和教学实践过程中对化工工程数学的理解和认识,经进一步扩充和完善而写成。本书的特点是专业针对性强,工程数学知识面宽,理论联系化工实际。书中内容既包含了与工程数学相关的基础知识,还包含了与
化工基础“三传一反”相关的各类微分方程及微分方程组的求解分析方法。本书既可用作化工相关专业研究生化工数学类课程的教材,又可作为化工领域的工程技术人员及科研人员在学位论文研究和工程技术研发过程中的参考书,同时也是化工领域常用工程数学分析方法的一本
手册。
本书内容共分为十章。前五章为工程数学的基础知识部分,包括化工数学模型、微分方程概论、场论初步、复变函数、积分变换;后五章专门讨论与化学工程学科密切相关的各类常微分方程及常微分方程组、偏微分方程及偏微分方程组的求解方法,在介绍各类微分方程求解方法的同时穿插介绍工程数学中关于数理方程、特殊函数、变分法等的基本概念。书中各章均有适量的习题(习题详解可由编者或出版社责任编辑免费提供),以帮助读者理解基本概念和基本方法。书末附有积分变换表、特殊函数、参数估值算法框图等和习题参考答案,以供读者查阅使用。
本书作为研究生教材,讲授书中全部内容约需64学时。如将第2章、第3章和第10章作为自学内容,其它章节在内容上适当删减,也可以在32学时内完成主要内容的教学。
本书在编写过程中,得到了清华大学化工系领导的支持和鼓励,助教博士生高继贤为大部分章节配备了习题,博士后王铁峰、杨光育等参与了书稿的校审并提出不少建设性的意见,同时还得到了同事、家人的鼓励和支持,作者对此表示由衷的感谢。本书在编写过程中,参考了大量的文献,在此对参考文献的作者表示谢意。另外,还要特别感谢试用本书初稿的清华大学化工系2005级的研究生同学,正是他们在课堂上给予的鼓励与支持,才使本书在如此短的时间里得以完成。
由于本人学识和水平所限,书中难免有错误和不妥之处,敬请读者批评指正。
编者
2006年4月于北京
第1章化工数学模型1
11化工数学模型分类1
111按系统和数学性质分类2
112按建模方法分类2
113按量化程度分类3
12传递过程基本方程3
121连续性方程3
122动量衡算(运动)方程5
123能量传递方程8
124质量传递方程11
125传递方程的类比12
13反应
动力学方程13
131均相反应动力学13
132气固
催化动力学14
14化工数学建模......