Transport Coefficents of Fluids pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Eu, B. C.

出品人:

页数:407

译者:

出版时间:

价格:189

装帧:HRD

isbn号码:9783540281870

丛书系列:

图书标签:

• 流体传输性质
• 输运系数
• 流体力学
• 热力学
• 传热学
• 传质学
• 物理化学
• 工程热物理
• 流体动力学
• 分子动力学

好的，这是一份关于《流体输运系数》（Transport Coefficients of Fluids）的图书简介，重点突出其内容深度和广度，同时避免提及该书本身： --- 流体动力学与输运现象：理论基础与应用前沿 导论：理解物质的宏观运动 本书深入探讨了流体系统中的基本输运过程——动量、能量和物质的传递现象。流体不仅是工程学和物理学的核心研究对象，更是连接微观分子行为与宏观系统特性的关键桥梁。理解流体如何抵抗剪切、如何有效传热以及如何进行组分扩散，是精确预测和控制流体行为的基础。本书旨在提供一个全面、严谨的理论框架，涵盖从经典动力学到现代统计力学的视角，为读者构建一个坚实的知识体系。 第一部分：流体力学基础与牛顿定律的延伸 1. 流体静力学与运动学回顾： 本部分首先回顾了流场的描述工具，包括拉格朗日和欧拉描述、物质导数、应变率张量等。重点解析了流体运动的几何特性，如涡度、应变和曲率，这些是理解输运现象的先决条件。 2. 粘性流体的本构方程与应力张量： 核心内容聚焦于描述流体内部剪切作用的粘性概念。我们将详细推导牛顿流体的本构关系，阐明粘度作为衡量流体抵抗形变能力的关键参数。对于非牛顿流体，本书将介绍广义的本构模型，如幂律流体、宾汉塑性流体，并探讨其在复杂介质中的应用。我们还将深入剖析应力张量在不同坐标系下的表达，以及其与压力梯度和外力的平衡关系。 3. 动量输运：纳维-斯托克斯方程的精细化： 纳维-斯托克斯方程是动量守恒在流体中的体现。本书不仅仅停留在方程的陈述，更着重于其物理意义的解析。讨论了如何将粘性项准确地纳入方程，以及在不同雷诺数（Re）下，方程简化（如伯努利近似、斯托克斯流）的适用条件。对线性化和稳定性分析的介绍，为理解过渡和湍流奠定了基础。 第二部分：热力学输运：能量的传递机制 4. 热传导的微观基础与傅里叶定律： 热量在流体中的传递主要通过分子碰撞和能量扩散实现。本书详细分析了热导率（$k$）的物理根源，从原子振动、电子迁移和分子间碰撞的角度进行探讨。傅里叶定律的向量形式将被严格推导，并应用于非均匀介质和随时间变化的传热问题中。 5. 对流：耦合动量与能量的复杂性： 对流是流体输运中最普遍也最复杂的形式。我们区分了自然对流（由浮力驱动）和强制对流（由外部驱动力驱动）。重点解析了无量纲数，如皮克莱特数（Pr）在描述动量扩散与热扩散速率之间的关系中的关键作用。通过边界层理论，我们学习如何简化复杂流场中的热边界条件，并估算壁面上的热流密度。 6. 热辐射在流体系统中的作用： 在高温流体或稀疏气体中，辐射传热不可忽略。本书引入了辐射传输方程，讨论了气体和粒子对辐射的吸收、散射和发射特性，特别是在化学反应器和燃烧室等工程背景下的应用。 第三部分：物质扩散与化学反应 7. 组分扩散与菲克定律： 物质的输运，即扩散，是化学工程和环境科学中的核心课题。本书从统计学的角度解释了扩散系数（$D$）的意义，并详细阐述了菲克第一和第二定律。强调了扩散过程的不可逆性以及其与温度、压力和组分浓度的依赖关系。 8. 多组分扩散与浓度梯度： 在多组分系统中，组分之间的相互扩散和拖拽效应使得问题复杂化。我们将介绍爱因斯坦-斯托克斯关系（在某些限制条件下），并深入探讨质量分数（Mass Fraction）与摩尔分数（Mole Fraction）之间的转换，以及如何处理由压力梯度引起的扩散（扩散流与热扩散效应）。 9. 反应流体中的输运： 当扩散与化学反应同时发生时，输运系数成为了反应速率的决定因素。本书探讨了反应扩散方程，特别是对于催化剂表面和多相反应系统中的物质传递限制，分析了谢伍德数（Sh）和雷诺数对反应效率的影响。 第四部分：统计力学视角与现代方法 10. 输运系数的统计力学推导： 为了从分子层面理解粘度、热导率和扩散系数，本书引入了格林-久保（Green-Kubo）关系。通过分析分子间的相互作用势能和时间自相关函数，我们可以理论上计算出在特定温度和密度下的输运系数，从而超越宏观经验关系。 11. 介观尺度的模拟与验证： 在现代计算物理中，分子动力学（MD）和蒙特卡洛（MC）模拟已成为预测输运系数的重要工具。本书将概述如何设计模拟以捕捉分子间的动量交换和能量传递，以及如何从模拟结果中提取时间平均输运量。这些计算方法为处理极端条件下的流体输运提供了不可替代的手段。 总结与展望 《流体动力学与输运现象》为读者提供了一个从微观分子运动到宏观系统行为的完整、连贯的视角。掌握这些输运系数的本质、量度方法及其在复杂介质中的变化规律，是解决现代工程挑战——无论是高效能源转换、新型材料设计还是环境污染控制——的关键所在。本书的深度和广度，使其成为流体力学、化学工程、物理化学及相关领域研究人员和高级学生的必备参考书。 ---

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