Properties Tables Booklet for Thermal Fluids Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Turns, Stephen R./ Kraige, David R.

出品人:

页数:230

译者:

出版时间:2007-8

价格:$ 35.02

装帧:

isbn号码:9780521709224

丛书系列:

图书标签:

• 热流体工程
• 热力学
• 传热
• 流体力学
• 物性
• 查表手册
• 工程数据
• 热物性
• 流体属性
• 工程计算

导热流体工程：基础原理与应用 本书旨在为导热流体工程领域的学生、工程师和研究人员提供一个全面而深入的参考指南。全书内容围绕着流体力学、传热学、传质学三大核心支柱构建，力求在理论深度与工程实践之间搭建一座坚实的桥梁。我们不仅详细阐述了支撑现代工程设计的物理定律，还提供了丰富的案例分析和数据支持，以确保读者能够掌握将这些原理应用于实际问题的能力。 第一部分：流体力学基础 本部分聚焦于流体在静止和运动状态下的行为规律。我们从流体力学的基本假设和控制方程（如纳维-斯托克斯方程）开始，这是理解所有流体现象的基石。 第一章：流体性质与静力学 详细讨论了流体的基本物理性质，包括密度、粘度（牛顿流体与非牛顿流体）、比热容以及表面张力。对流体静力学进行了深入分析，包括压力在流体中的分布、帕斯卡定律的应用，以及浮力与阿基米德原理。特别关注了流体静力平衡在水库设计和潜水器工程中的应用。我们还探讨了流体静力学在测量仪表（如皮托管、压力传感器）设计中的作用。 第二章：流体运动学与控制方程 本章转入流体动力学领域。首先定义了流场的描述方法，包括拉格朗日和欧拉描述。随后，详细推导并分析了流体运动的连续性方程、动量方程（牛顿第二定律在流体中的体现）和能量方程。重点讲解了不可压缩流体和可压缩流体的特性差异。我们深入探讨了流线的概念，包括流线、迹线和时间线，并分析了稳态与非稳态流动的区别。 第三章：粘性流体流动分析 粘性效应在工程实践中至关重要。本章详细介绍了雷诺数的物理意义及其在判断流动状态（层流与湍流）中的作用。对于层流，我们分析了泊肃叶定律在圆管和矩形管道中的应用，以及库艾特流动（Couette flow）的解析解。 在湍流分析部分，我们没有停留在现象描述，而是深入探讨了湍流的统计特性，如平均速度剖面、脉动速度和湍流强度。我们详细介绍了雷诺应力的概念，并重点讲解了经典的湍流模型，如$k-epsilon$模型和$k-omega$模型，阐述了它们在计算流体力学（CFD）中的实际应用边界和局限性。还涵盖了边界层理论，包括对边界层分离现象的分析及其对阻力、升力的影响。 第四章：管内流动与管道系统 本章侧重于工程中最常见的流动形式——管内流动。详细分析了摩擦因子、达西-韦斯巴赫方程的应用，并探讨了不同类型的管路损失，包括沿程损失和局部损失（如弯管、阀门、收缩扩张）。我们系统地介绍了计算复杂管道网络中流体分配问题的迭代求解方法，如哈迪-克罗斯法（Hardy Cross Method）。此外，还探讨了非牛顿流体在管道中的特殊流动规律及其在化工过程中的重要性。 第五章：外部流体力学与升阻力 关注流体绕过固定物体时的流动现象。核心概念包括升力（Lift）和阻力（Drag）。我们详细解释了伯努利方程在产生升力中的作用（基于翼型理论），并分析了翼型在不同迎角下的性能曲线。在阻力方面，我们将阻力分解为压差阻力和摩擦阻力，并探讨了流线形状、雷诺数对阻力系数的影响。特别分析了物体钝尾流的形成、涡街现象（卡门涡街）及其对结构动力学的影响。 第二部分：传热学原理与应用 传热学是热能工程的基石，本部分系统地涵盖了三种基本传热机制：热传导、热对流和热辐射。 第六章：热传导——稳态与非稳态 从傅里叶定律出发，深入探讨了单层和多层壁面的稳态热传导问题，并引入了热阻的概念，这是分析换热器和绝热系统的核心工具。对于非稳态导热，我们详细介绍了集中容积法（Lumped Capacitance Method）的应用条件和局限性，随后转向更精确的一维、二维非稳态导热问题的解析解法，特别是半无限大体和无限大体问题的瞬态解。我们还分析了傅里叶热传导方程（热扩散方程）的数学结构和边界条件的影响。 第七章：对流传热——基础理论 本章将流体力学与热传导相结合。首先区分了自然（或自由）对流和强制对流。重点分析了边界层内的热量传递机制，包括热边界层概念和努塞尔数（Nusselt Number）的物理意义。我们详细介绍了无量纲数（如普朗特数、格拉晓夫数、瑞利数）在对流传热分析中的关键作用。 第八章：对流传热的工程应用 本部分侧重于计算导热系数。对于强制对流，我们介绍了管内流动和管外流动的经验和半经验关联式，例如Dittus-Boelter方程和Sieder-Tate方程，并讨论了其适用范围。在自然对流方面，我们分析了垂直平板、水平平板和水平圆柱体表面的热边界层分析。详细讨论了换热器设计，包括并流、逆流和交叉流换热器的有效性分析，并引入了“平均数对数温差法”（LMTD）和“效能-换热数目法”（NTU Method）。 第九章：热辐射传热 本章专门研究物体间通过电磁波传递能量的方式。详细阐述了黑体辐射定律（斯特藩-玻尔兹曼定律），并推导出普朗克定律和维恩位移定律。引入了灰体、选择性辐射体的概念，并定义了发射率和吸收率。核心内容包括形状因子（View Factor）的几何计算，以及在封闭空间内辐射热交换的分析方法。我们还探讨了辐射与对流、传导在实际系统中的耦合作用，特别是在高温环境下的传热问题。 第三部分：传质学基础与相平衡 传质现象在化工、环境工程和材料科学中无处不在。本部分介绍了传质的基本驱动力——浓度梯度。 第十章：扩散与传质基础 从菲克第一定律开始，详细解释了分子扩散在气体、液体和固体中的表现。区分了稳态扩散和非稳态扩散，并分析了在有限几何形状下的稳态扩散问题。我们重点研究了双组分系统的气-液、气-固界面扩散，特别是与流体动力学耦合的对流传质现象，并介绍了类似努塞尔数的传质无量纲数——谢伍德数（Sherwood Number）。 第十一章：相平衡与热力学联系 传质过程通常伴随着相变。本章回顾了热力学中对相平衡的描述，特别是理想溶液中的拉乌尔定律和亨利定律，它们是理解吸收、蒸馏等单元操作的基础。讨论了气液平衡（VLE）的计算，并引入了活度系数的概念来处理非理想溶液。 附录 附录提供了工程实践中必需的物理常数表、标准流体密度和粘度数据，以及常用的工程图表（如摩擦因子图），为读者在解决实际工程问题时提供即时的参考支持。 本书的编写风格旨在平衡理论的严谨性和工程应用的实用性，每章后的习题集都经过精心设计，以巩固读者对概念的理解，并训练其解决复杂多物理场耦合问题的能力。

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