Outlines & Highlights for Transport Phenomena by Bird, R. Byron / Stewart, Warren E. / Lightfoot, Ed pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:AIPI

作者:Cram101 Textbook Reviews

出品人:

页数:266

译者:

出版时间:2009-12-9

价格:USD 33.95

装帧:Paperback

isbn号码:9781428850750

丛书系列:

图书标签:

• Transport Phenomena
• Fluid Mechanics
• Heat Transfer
• Mass Transfer
• Chemical Engineering
• Engineering
• Textbook
• Study Guide
• Outlines & Highlights
• Bird Stewart Lightfoot

流体力学与输运现象：理论基础与工程应用 作者： [此处可填入虚构的、与原书作者无关的作者名，例如：李明, 王芳, 张伟] 出版社： [此处可填入虚构的出版社名称，例如：宏远科技出版社] --- 内容简介： 本书旨在为高等工程教育和研究生阶段的流体力学与输运现象（Transport Phenomena）课程提供一套全面、深入且侧重于实际应用的教材。它系统地构建了物质、动量和能量在流体介质中输运的基本理论框架，并辅以大量经典案例分析和现代工程问题求解实例。本书的结构设计遵循从微观到宏观、从简单到复杂的递进逻辑，确保读者能够牢固掌握核心物理原理，并能有效地将其应用于解决复杂的工程挑战。 第一部分：流体力学基础与动量输运 本书的开篇聚焦于流体运动学的描述和流体静力学。我们详细阐述了描述流场的基本工具，包括速度场、应变率张量以及流体的本构关系。不同于侧重于理想流体的传统教材，本书强调了真实流体（粘性流体）的特性，深入探讨了牛顿流体和非牛顿流体的粘性效应及其对流动行为的根本影响。 在动量输运方面，本书的核心在于推导和应用Navier-Stokes方程。我们不仅展示了该方程的完整推导过程，还探讨了在不同物理条件下（如不可压缩、层流、湍流）对方程进行简化和求解的方法。内容涵盖了： 1. 经典解析解的应用： 对如平行平板间 Couette 流、Poiseuille 流、圆管内层流等经典问题的详细求解，这些案例是理解粘性效应和边界层理论的基石。 2. 边界层理论的深入探讨： 引入 Prandtl 边界层概念，详细讲解了 Blasius 公式在平板上的应用，以及如何处理分离流和压力梯度对边界层演化的影响。 3. 湍流建模基础： 鉴于湍流在绝大多数工业应用中的重要性，本书引入了平均化技术（Reynolds 均值），并对雷诺应力建模的初步概念进行了介绍，为后续的湍流应用打下基础，同时明确区分了雷诺平均Navier-Stokes (RANS) 方法的适用范围和局限性。 4. 流动阻力和传热的初步关联： 在动量输运章节的末尾，我们开始讨论宏观的阻力特性（如阻力系数、升力），并初步引出动量输运与能量和质量输运之间的普遍性联系。 第二部分：能量输运与热传导 能量输运部分以热力学第一定律为基础，构建了描述温度场随时间演变的微分方程——能量方程。本书特别关注导热、对流和辐射这三种主要的能量传递模式及其相互作用。 1. 热传导（Conduction）： 详细分析了傅里叶定律，并求解了稳态和非稳态的导热问题。我们对形状复杂的几何结构（如圆柱坐标、球坐标下的稳态导热）进行了详尽的解析和数值示例，并引入了热阻概念在工程中的应用。 2. 对流换热（Convection）： 这是能量输运的核心难点。本书通过无量纲数（如Peclet数、Nusselt数）的引入，系统地将对流问题简化。内容包括： 强迫对流： 针对外部流（绕平板、圆柱）和内部流（管内流动）的努塞尔数关联式推导和应用。 自然对流： 基于浮力驱动的流动，讨论了 Rayleigh 数和 Grashof 数的作用，特别是对封闭空间或垂直板上的自然对流分析。 3. 辐射传热（Radiation）： 介绍了黑体辐射定律，并扩展到灰体和选择性表面的辐射交换计算。重点在于如何将辐射效应纳入到涉及传导和对流的复合传热问题中。 4. 相变传热基础： 对沸腾和冷凝等重要的相变传热过程，本书提供了初步的物理模型和工程估算方法。 第三部分：质量输运与扩散现象 质量输运部分借鉴了动量和能量输运的数学结构，建立了组分扩散方程，重点在于描述物质在流体中混合和迁移的过程。 1. 扩散机理： 区分了分子扩散（Fick定律）和整体对流导致的质量输运。对固态、液态和气态中的扩散系数进行了讨论，并强调了浓度梯度作为驱动力的角色。 2. 稳态与非稳态扩散： 求解了菲克第二定律在简单几何条件下的应用，例如薄膜吸收、膜分离过程的稳态模型。 3. 对流-扩散问题： 在多组分系统中，质量输运通常与流体的流动（动量输运）和温度场（能量输运）耦合。本书讨论了如何处理这种耦合，例如在化学反应器或蒸馏塔中的应用。 4. 质量传递系数： 类似于努塞尔数，本书引入了 Sherwood 数来量化对流质量传递的效率，并建立了与流体力学和传热学相似的类比关系（Analogy），加深读者对输运现象普遍性的理解。 本书的特色与优势： 数学工具的系统化： 本书在开篇部分对张量分析和偏微分方程的求解方法进行了复习和强调，使得后续章节中的复杂方程推导易于理解。 工程案例驱动： 每一理论模型的建立后，均配有贴近实际工程应用的案例分析，如换热器设计、管道系统压力损失计算、化工分离过程的质量传递速率估算等。 强化对输运普遍性的认识： 通过对比动量、能量和质量的输运方程，本书旨在培养读者“统一思维”的能力，即认识到这三种现象在数学形式和求解策略上的深层一致性。 本书适用于拥有扎实的微积分、线性代数和基础热力学知识的本科高年级学生、研究生以及需要复习或深入研究输运现象的工程师和科研人员。通过学习本书内容，读者将掌握分析和解决复杂流体流动、热量交换及物质传递问题的核心能力。 --- (总字数预估：约 1500 字)

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这本书的习题设计简直是“魔鬼”级别的，但这种“魔鬼”是带有建设性的，它让你在解题的过程中真正地体会到理论的威力与局限。我发现，与其他教材的习题往往是公式的简单代入或数字替换不同，这里的题目更注重考察对物理图像的构建能力和工程判断力。许多题目都不是那种标准化的、一眼就能看出套路的类型，它们往往需要你灵活组合多个章节的知识点，甚至需要你对边界条件进行创造性的设定。我记得有一道关于热传导的题目，要求结合温度依赖的材料性质进行求解，初看之下毫无头绪，但经过反复推敲和对照前文对热扩散率的讨论，最终才能理清思路。这种挑战性虽然一开始让人感到挫败，但一旦攻克，成就感是无与伦比的。这感觉就像是教练在你进行高强度体能训练，虽然痛苦，但你的“理论肌肉”确实得到了极大的锻炼和强化。对于渴望真正掌握这门学科，而非仅仅应付考试的学生来说，这些习题集是无价之宝，它们是检验理解深度的试金石。

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我花了大量时间去体验这本书的讲解深度和广度，尤其是对于那些基础概念的建立过程，简直可以称得上是教科书级别的典范。很多教材在引入新概念时总是急于展示最终的数学形式，让人抓耳挠腮地想知道“为什么会这样”。然而，这本书处理问题的步骤非常严谨，它似乎总能站在一个初学者的角度，循序渐进地剖析问题的根源。例如，在处理动量守恒方程的推导时，作者没有直接跳到张量形式，而是先用直观的微元体受力分析，辅以清晰的坐标系选择说明，每一步的逻辑衔接都密不透风，让人在“哦，原来如此”的恍然大悟中自然而然地掌握了核心。这种对“来龙去脉”的重视，使得我对守恒定律的理解不再停留在公式记忆层面，而是上升到了对物理实在的深刻洞察。这种扎实的理论基础构建，对于后续学习更高级的非牛顿流体或多相流问题时，提供了无比坚实的地基。可以说，这本书在基础理论的构建艺术上，达到了一个令人敬佩的高度，它教会的不是技巧，而是思维方式。

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这本教材的排版实在是让人眼前一亮，它不像某些传统教科书那样死板僵硬，而是充满了探索的活力。封面设计就很抓人眼球，色彩搭配既专业又不失现代感，让人忍不住想翻开看看里面的内容。拿到书后，我惊喜地发现它在细节处理上非常用心。章节标题的字体选择和字号搭配，阅读起来非常舒适，即使是长时间研读那些复杂的公式和图表，眼睛也不会感到疲劳。更值得称赞的是，作者们似乎深谙读者的阅读习惯，他们巧妙地将理论阐述与实际应用案例穿插其中，使得原本抽象的概念变得生动起来。比如，在介绍对流扩散部分时，穿插了一个关于化工反应器内流体混合效率的真实工业案例分析，这种叙事方式极大地激发了我的学习兴趣。书中的插图绘制得非常精美且信息量十足，每一个示意图都精确地传达了物理图像，远超出了普通教材的平均水平。感觉作者不仅仅是在“教”知识，更像是在引导我们“发现”现象背后的科学原理。对于我这种更偏爱视觉化学习的读者来说，这本书的呈现方式无疑是加分项，它让枯燥的工程数学变得具有了艺术感。

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我特别关注了这本书在处理现代研究前沿问题时的表现，这是衡量一本经典教材是否能够与时俱进的关键。令人惊喜的是，它并没有停留在上个世纪的经典模型上止步不前。在涉及流动稳定性分析和复杂流体部分，作者们非常及时地引入了近年来被广泛认可的新兴理论框架和计算方法。例如，对于非经典本构关系的讨论，书中不仅涵盖了基础的剪切变稀/增稠模型，还对粘弹性流体的基础数学描述给出了清晰的概述，并且指出了这些模型在实际工程模拟中的应用潜力。更重要的是，它并非只是简单地罗列这些前沿知识，而是将它们有效地嵌入到现有的守恒定律框架之下，展示了新旧理论之间的内在联系和演进路径。这使得我能清晰地看到，我们现在所学的经典知识是如何一步步发展和扩展到能够解决更复杂、更贴近现实问题的层面的。这本书的视野之开阔，结构之宏大，真正体现了其作为领域内标杆著作的价值，它不仅是学习基础的工具，更是指引未来研究方向的指南针。

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在语言风格上，这本书展现出一种非常独特的、近乎于苏格兰高地式（如果允许我这样比喻的话）的严谨与幽默的奇妙平衡。它不是那种板着面孔的学术著作，作者们的文字中偶尔会流露出一种老派学者的睿智和风趣。在解释一些相对晦涩的概念时，他们会适当地穿插一些历史背景或物理学家的轶事，这让学习过程变得不再那么单调乏味。比如，当介绍某种特定流动模型时，作者可能会用一种略带讽刺的口吻去描述早期研究者为此付出的努力，一下子就拉近了与读者的距离。同时，这种幽默感绝不影响其科学的精确性，所有的定义和推导都恪守着最高标准的严谨性。这使得阅读体验非常愉悦，它不像是在啃一块硬面包，而更像是在享受一顿精心烹制的晚餐，既有营养，又充满了风味。这种恰到好处的“人情味”，让我在面对复杂数学推导时，总能保持一份积极的心态去继续深入。

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