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0绪论1

0.1材料工程学的由来1

0.2材料工程基础2

0.3关于材料工程基础的教学3

1流体力学基础4

1.1流体力学概述4

1.1.1流体的概念4

1.1.2流体力学的研究内容5

1.1.3流体力学研究的意义5

1.1.4流体力学的研究方法6

1.1.5单位与量纲14

1.2流体的性质14

1.2.1流体的基本物理性质14

1.2.2流体的连续性——连续介质模型15

1.2.3流体的可压缩性与热膨胀性16

1.2.4流体的传递性质16

1.2.5流体的状态参数与状态方程20

1.2.6作用在流体上的力20

1.3流体运动的微分方程26

1.3.1质量守恒定律——连续性方程26

1.3.2动量定理——运动方程（纳维-斯托克斯方程）28

1.3.3能量守恒定律——能量方程30

1.3.4定解条件34

1.3.5相似理论和量纲分析36

1.3.6三种传递过程的类比分析38

1.4流体静力学40

1.4.1重力场中静止流体中的压强分布40

1.4.2非惯性系中均质流体的相对平衡43

1.5理想流体流动44

1.5.1欧拉方程44

1.5.2流体的旋度44

1.5.3流函数46

1.5.4不可压缩理想流体圆柱绕流46

1.6不可压缩粘性流体的流动48

1.6.1层流与湍流48

1.6.2边界层理论简介49

1.6.3不可压缩粘性流体的层流运动52

1.6.4湍流运动的雷诺方程组54

1.6.5混合长理论56

1.6.6光滑管中的湍流流动59

1.6.7粗糙管中的湍流流动60

1.7流体流动的伯努利方程式61

1.7.1流体沿流线流动的伯努利方程式61

1.7.2流体沿管道流动的伯努利方程式63

1.7.3流体流动的阻力65

1.7.4伯努利方程式的应用65

1.8气体动力学基础68

1.8.1可压缩气流的一些基本概念68

1.8.2理想气体一元恒定流动的基本方程70

1.8.3气体在管道中的运动75

1.9离心式风机79

1.9.1离心式风机的基本结构和工作原理79

1.9.2离心式风机的性能参数与性能曲线79

1.9.3离心式风机性能参数的换算81

1.9.4离心式风机的工作点及流量调节82

1.9.5离心式风机的并联和串联操作84

1.9.6离心式风机的选择85

思考题89

习题89

2两相运动现象94

2.1绪论94

2.2两相与多相流的专用术语和基本特性参数97

2.3粒子-流体的相互作用98

2.3.1单粒子在流体中的受力分析98

2.3.2单粒子的运动方程102

2.3.3粒子云与流体的相互作用103

2.4连续相方程103

2.4.1流场的统计平均方法104

2.4.2边界粒子的影响105

2.4.3准一维两相流的守恒方程106

2.5流体-固体两相流的数值模拟112

2.5.1不可压缩流体流动过程数值求解的困难及解决的办法113

2.5.2原始变量法求解管道内准一维流动问题举例115

2.5.3湍流流动数值模拟的主要方法117

2.5.4数值模拟的基本程序119

思考题123

3传热学基础124

3.1概述124

3.1.1传热及其应用124

3.1.2热量传递的基本方式与热流速率方程125

3.1.3传热热阻127

3.2传导传热128

3.2.1导热的基本概念128

3.2.2导热微分方程与定解条件130

3.2.3稳定态导热的分析与计算132

3.2.4非稳定态导热139

3.3对流换热146

3.3.1对流换热概述146

3.3.2对流换热过程的数学描述147

3.3.3强制流动时的对流换热151

3.3.4自然对流时的对流换热160

3.3.5流体有相变时的对流换热162

3.4辐射换热167

3.4.1热辐射的基本概念167

3.4.2黑体辐射定律171

3.4.3实际物体和灰体的辐射174

3.4.4角系数178

3.4.5两个灰体之间的辐射换热181

3.4.6多个灰体表面组成封闭系统时的辐射传热184

3.4.7辐射换热的强化与削弱186

3.4.8气体辐射187

3.5传热过程与换热器193

3.5.1传热过程与复合传热193

3.5.2换热器196

思考题205

习题206

4质量传递基础209

4.1传质基本概念210

4.1.1浓度210

4.1.2分数表示法210

4.1.3速度211

4.2分子扩散传质213

4.2.1斐克（Fick）定律213

4.2.2分子扩散系数213

4.2.3流体中的分子扩散217

4.2.4固体中的分子扩散222

4.2.5非稳态扩散225

4.3对流传质225

4.3.1浓度边界层与对流传质系数226

4.3.2对流传质准数方程227

4.4传质与化学反应228

4.4.1非均匀化学反应与扩散传质229

4.4.2均匀化学反应与扩散传质230

4.4.3球形颗粒的缩核反应与传质230

思考题234

习题235

5物料干燥236

5.1概述236

5.1.1固体物料的去湿方法236

5.1.2物料的干燥方法236

5.2干燥静力学237

5.2.1湿空气的性质237

5.2.2湿空气状态的变化过程245

5.2.3水分在气-固两相间的平衡248

5.3干燥速率和干燥过程249

5.3.1恒定干燥条件下的干燥速率249

5.3.2影响干燥速率的因素252

5.3.3间歇干燥过程的干燥时间计算255

5.3.4连续干燥过程257

5.4干燥技术261

5.4.1对流干燥261

5.4.2传导干燥262

5.4.3辐射干燥263

5.4.4场干燥技术264

思考题267

习题268

6燃料及其燃烧269

6.1燃料的种类及其组成269

6.1.1燃料的种类269

6.1.2固体燃料和燃料油的组成271

6.1.3气体燃料274

6.2燃料的性质275

6.2.1燃料的发热量275

6.2.2煤的特性278

6.2.3燃料油特性280

6.2.4气体燃料特性282

6.3燃烧计算283

6.3.1燃料燃烧所需空气量的计算283

6.3.2烟气量及烟气组成计算285

6.3.3生产中烟气量、空气量及过剩空气系数的计算291

6.3.4燃烧温度计算294

6.3.5影响理论燃烧温度的各因素296

6.4燃料的燃烧理论及过程298

6.4.1燃烧理论299

6.4.2不同燃料的燃烧过程303

6.5洁净燃烧技术310

6.5.1燃烧污染与防治310

6.5.2材料生产中的燃烧新技术313

思考题320

习题320

附录A场论初步322

附录B某些常见流体的热物理性质331

附录C法向应力与应变率之间关系的推导342

附录D常用物理量的量纲与单位（SI制）343

附录E部分材料的密度、导热系数、比热容和蓄热系数344

附录F某些材料在法线方向上的黑度345

附录G计算辐射系数和核算面积的公式和图346

附录H无限大平板的θm／θ0、θ／θm及θ／θ0的计算图352

附录I CO2和水蒸气辐射率的计算图354

参考文献357