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目录3

第1篇 概论3

第1章 绪论3

1.1 概述3

1.2 流体的连续性和不可压缩性4

1.3 两种分析观点5

1.4 全导数和随体导数6

1.5 控制体6

思考题7

2.1.1 分子传递通量的通用表达式8

2.1 传递现象的物理机理8

第2章 传递原理概述8

2.1.2 湍流传递通量的通用表达式12

2.2 通过壁面或相界面的传递速率14

2.3 衡算方程15

2.3.1 总衡算16

2.3.2 微分衡算方程16

2.4 边界层概念和边界层方程20

2.4.1 平板上的流动边界层、传热边界层和传质边界层21

2.4.2 圆管内的流动边界层、传热边界层和传质边界层及其进口段长度23

2.4.3 边界层积分方程25

思考题28

习题29

第2篇 动量传递33

第3章 层流33

3.1 奈维-斯托克斯方程33

3.1.1 适用于流体的牛顿第二运动定律表达式33

3.1.2 作用在流体微元上的外力34

3.1.3 以应力表示的实际流体的运动微分方程35

3.1.4 切向应力和法向应力35

3.1.5 直角坐标系的奈维-斯托克斯方程38

3.1.6 柱坐标系和球坐标系的奈维-斯托克斯方程39

3.2.1 不可压缩流体流动的微分方程组及其单值条件40

3.2 层流流动时奈维-斯托克斯方程的若干解40

3.2.2 平行平板间流体的稳态层流41

3.2.3 圆管内的稳态层流45

3.2.4 圆形套管环隙间的稳态平行层流50

3.2.5 由旋转表面引起的稳态层流52

3.2.6 沿垂直壁面降落液膜的稳态层流54

3.2.7 爬流56

3.2.8 平壁稳态层流的解析解59

3.3 平壁稳态层流的近似解67

3.4 非稳态流动70

思考题74

习题75

第4章 湍流流动77

4.1 湍流的基本概念和处理方法77

4.1.1 湍流的形成77

4.1.2 临界雷诺数及其范围78

4.1.3 瞬时量、时均量和脉动量79

4.1.4 湍动强度和湍动标度80

4.1.5 雷诺方程和雷诺应力81

4.1.6 涡流粘度与混合长85

4.2 圆管内的稳态湍流和平壁稳态湍流88

4.2.1 光滑管中的速度分布方程式88

4.2.2 粗糙管中的速度分布方程式92

4.2.3 圆管内流动时的摩擦因子94

4.2.4 在圆管进口段的摩擦因子99

4.2.5 平壁湍流100

4.3 绕过物体的流动103

4.3.1 概述103

4.3.2 边界层分离现象104

4.3.3 流体绕圆柱体的流动105

4.3.4 流体绕球体、圆盘、平板等的流动107

思考题108

习题108

5.1.1 傅里叶定律113

5.1 导热的机理和微分方程113

第3篇 热量传递113

第5章 导热113

5.1.2 导热机理114

5.1.3 导热的微分方程115

5.1.4 导热问题的单值条件116

5.2 一维稳态导热117

5.2.1 无限大平壁的稳态导热117

5.2.2 圆筒壁的稳态导热及绝热层临界厚度120

5.2.3 球形容器的稳态导热124

5.2.4 具有内热源的稳态导热125

5.2.5 通过肋片的稳态导热129

5.3 二维稳态导热133

5.3.1 数学分析法133

5.4 非稳态导热138

5.4.1 非稳态导热的现象138

5.4.2 具有恒壁温边界条件的半无限厚介质的非稳态导热139

5.4.3 具有对流边界条件的半无限厚介质的非稳态导热144

5.4.4 紧密接触的两半无限厚介质的非稳态导热145

5.4.5 具有运动边界的半无限厚介质的非稳态导热147

5.4.6 假定固体内部温度均匀的非稳态导热149

5.4.7 无限大平板的非稳态导热151

5.4.8 无限长圆柱和球体的非稳态导热159

5.4.9 二维和三维非稳态导热160

5.5 导热问题的数值计算方法163

5.5.1 有限差分法164

5.5.2 稳态导热节点方程的求解方法167

5.5.3 非稳态导热的数值计算法172

思考题176

习题177

第6章 对流传热181

6.1 对流传热概述181

6.1.1 微分热量衡算方程式181

6.1.2 对流传热的微分方程组183

6.1.3 对流传热中的无因次数群及其物理意义184

6.2 平壁传热189

6.2.1 平壁层流的精确解190

6.2.2 平壁传热的近似解193

6.2.3 平壁传热的雷诺类比198

6.3 圆形直管内强制对流传热199

6.3.1 圆管内充分发展了的强制层流200

6.3.2 管内强制对流的经验关联式204

6.4 绕物体流动的强制对流传热206

6.4.1 流体横向绕圆形直管强制对流时的传热系数206

6.4.2 绕过球体的强制对流传热208

6.5 自然对流209

6.5.1 竖壁自然对流传热的近似解209

6.5.2 经验关联式213

6.5.3 混合对流时的传热系数215

思考题217

习题218

第4篇 质量传递223

第7章 传质的基本概念和传质的微分方程223

7.1 传质的基本概念223

7.1.1 混合物的组成223

7.1.2 分子扩散225

7.1.3 不同形式的通量表达式226

7.1.4 扩散系数229

7.1.5 对流传质229

7.2 微分质量衡算方程及其定解条件230

7.2.1 微分质量衡算方程230

7.2.2 微分质量衡算方程的简化232

7.2.3 单值条件233

思考题234

习题234

8.1 稳态分子扩散236

8.1.1 一维稳态分子扩散236

第8章 分子扩散236

8.1.2 二维稳态分子扩散241

8.2 非稳态分子扩散243

8.2.1 一维非稳态分子扩散243

8.2.2 二维和三维非稳态扩散248

8.3 伴有化学反应时的分子扩散过程249

8.3.1 具有非均相化学反应的一维稳态分子扩散249

8.3.2 具有均相化学反应时的分子扩散253

8.4 膜内的扩散257

8.4.1 膜分离的基本概念和基本特征257

8.4.2 膜内的稳态分子扩散258

思考题260

习题261

第9章 对流传质263

9.1 传质边界层与传质系数263

9.1.1 对流传质边界层和虚拟层厚度263

9.1.2 传质系数263

9.2 对流传质微分方程组265

9.2.1 对流传质微分方程组265

9.2.2 对流传质中的无因次数群及其物理意义265

9.3 层流与湍流下的对流传质系数268

9.3.1 对流传质系数——将对流传热的结果用于对流传质268

9.3.2 整体流动对传质系数的影响276

9.3.3 表面传质速率对传质系数的影响——对平壁层流传质的分析277

9.4 相际传质理论279

9.4.1 膜理论279

9.4.2 溶质渗透模型279

9.4.3 表面更新模型281

思考题285

习题285

第10章 三传类比288

10.1 概述288

10.2 雷诺类比289

10.3 普朗特-泰勒类比295

10.4 冯·卡门类比——三层模型298

10.5 柯尔邦类比301

10.6 非稳态下的三传类比305

思考题307

习题307

附录309

附录A 法向应力的推导309

附录B 非稳态传递公式及算图312

附录C 坐标变换323

附录D 数学关系式和函数329

主要名词术语中英文对照表334

参考文献340