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第1章 传递现象及其基本定律1

1.1传递机理1

1.2分子传递与现象定律2

1.2.1牛顿黏性定律3

1.2.2傅里叶定律4

1.2.3费克定律4

1.2.4分子传递的类似性——现象定律5

1.3总质量、总动量和总能量衡算6

1.3.1控制体和控制面7

1.3.2总质量衡算7

1.3.3总能量衡算10

1.3.4总动量衡算12

1.4微分衡算与连续性方程14

1.4.1微分衡算方程14

1.4.2直角坐标系中连续性方程的推导14

1.4.3随体导数15

1.4.4连续性方程的分析及其各项物理意义17

1.4.5欧拉法和拉格朗日法18

1.4.6连续性方程的化简19

1.4.7柱坐标系和球坐标系中的连续性方程20

1.5量纲分析法21

1.5.1量纲与量纲为化21

1.5.2 日定理——Bridgman方程22

1.5.3量纲为一的数的意义及其应用24

参考文献26

思考题26

习题27

第2章 运动方程与层流动量传递28

2.1运动方程——动量传递微分方程28

2.1.1体积力29

2.1.2表面力29

2.1.3以应力表示的运动方程31

2.1.4奈维-斯托克斯方程——N-S方程32

2.2简单流场内的层流36

2.2.1平行平板间的稳态层流36

2.2.2圆管内的稳态层流39

2.2.3套管环隙间的轴向流动42

2.3旋转层流流动44

2.4振荡流动——非稳态流动45

2.4.1静止流体中的平板启动46

2.4.2平板简谐振荡46

2.5流线和流函数48

2.5.1流线及其特性48

2.5.2流线方程49

2.5.3流管49

2.5.4流函数50

2.6势流52

2.6.1势流与欧拉方程52

2.6.2势流的速度分布和压力分布——伯努利方程55

2.7爬流57

2.7.1爬流运动微分方程57

2.7.2绕球层流运动与斯托克斯流58

2.7.3斯托克斯阻力定律61

2.7.4斯托克斯阻力定律的应用62

2.7.5奥森流64

2.8边界层理论基础65

2.8.1边界层的形成66

2.8.2边界层分离68

2.9边界层运动微分方程70

2.9.1边界层方程的推导70

2.9.2边界层方程的精确解——布拉修斯相似原理74

2.9.3位移厚度与动量厚度78

2.9.4圆管进口段的流动79

2.10边界层积分动量方程80

2.10.1边界层积分动量方程的推导80

2.10.2层流边界层的近似计算82

参考文献84

思考题84

习题85

第3章 湍流动量传递87

3.1湍流的特征87

3.1.1湍流的主要特征87

3.1.2时均值与脉动值88

3.1.3湍动强度90

3.1.4湍流的起源90

3.2湍流基本方程——雷诺方程94

3.2.1雷诺转换与雷诺方程94

3.2.2动量传递与湍流附加应力96

3.3普朗特动量传递理论——湍流唯象理论97

3.3.1涡流黏度97

3.3.2普朗特混合长97

3.4光滑管中的湍流99

3.4.1层流内层的速度分布方程99

3.4.2湍流主体的速度分布方程101

3.4.3过渡层的速度分布方程102

3.4.4速度衰减定律103

3.4.5流动阻力与摩擦因数103

3.4.6范宁摩擦因数的经验关联式104

3.5粗糙管中的流动106

3.5.1粗糙度与范宁摩擦因数106

3.5.2速度分布方程与流动阻力108

3.6平板壁面的湍流边界层109

3.6.1边界层速度分布方程109

3.6.2边界层厚度110

3.6.3流动阻力111

3.7自由湍流112

3.7.1自由射流的发展112

3.7.2卷吸机理114

3.7.3自由射流特性参数的估计114

3.7.4自由射流的实验观测116

3.7.5复杂射流120

参考文献121

思考题121

习题121

第4章 能量方程与导热123

4.1传热方式与传热机理124

4.1.1分子传递与热传导124

4.1.2涡流传递与对流传热124

4.1.3辐射传热124

4.2能量方程——传热微分方程125

4.2.1直角坐标系中能量方程的推导125

4.2.2不可压缩流体的能量方程127

4.2.3固体的导热127

4.2.4柱坐标系和球坐标系中的能量方程128

4.2.5边界条件129

4.3稳态导热130

4.3.1无内热源的一维稳态导热130

4.3.2有内热源的一维稳态导热131

4.3.3无内热源的二维稳态导热132

4.4非稳态导热133

4.4.1半无限固体的非稳态导热133

4.4.2平板两端面温度恒定的非稳态导热136

4.4.3具有两个对流传热边界的大平板非稳态导热139

4.4.4一维非稳态导热的简易图算法141

4.5二维稳态导热的数值解142

参考文献146

思考题146

习题147

第5章 对流传热149

5.1对流传热概论149

5.1.1对流传热基本概念149

5.1.2对流传热系数——传热膜系数151

5.2平壁层流边界层能量方程精确解152

5.3平壁层流传热的近似解155

5.4圆管层流传热160

5.4.1管壁热通量恒定的传热161

5.4.2管壁温度恒定的传热163

5.4.3圆管入口段传热163

5.5自然对流传热165

5.5.1传热特点及基本方程165

5.5.2无界垂直平壁167

5.6湍流传热171

5.6.1湍流能量方程171

5.6.2涡流热扩散系数与混合长172

5.6.3雷诺类似律——单层模型173

5.6.4普朗特类似律——双层模型176

5.6.5卡门类似律——三层模型178

5.6.6 Chilton-Colburn类似律180

5.6.7湍流传热系数经验关联式181

5.7冷凝与沸腾传热182

5.7.1管内冷凝182

5.7.2沸腾传热中的多相流183

5.7.3管内沸腾186

参考文献189

思考题190

习题190

第6章 扩散方程与分子传质193

6.1传质概论193

6.1.1传质机理与传质方式194

6.1.2传质基本概念及其表征195

6.2扩散方程——传质微分方程199

6.2.1双组分扩散方程的推导199

6.2.2扩散方程的化简201

6.2.3扩散方程的初始条件和边界条件202

6.3稳态分子传质204

6.3.1气体中的分子扩散204

6.3.2多组分气体混合物的扩散210

6.3.3液体中的溶质扩散215

6.3.4固体中的稳态扩散218

6.4非稳态分子传质221

6.4.1半无限长区域内的非稳态扩散221

6.4.2无限大平板中沿厚度方向进行的非稳态扩散222

6.5伴有化学反应的分子传质224

6.5.1伴有零级化学反应的分子扩散225

6.5.2伴有一级化学反应的分子扩散225

6.6二维和三维分子传质227

6.6.1具有分析解的二维、三维分子扩散228

6.6.2二维稳态分子扩散的数值解229

参考文献232

思考题232

习题233

第7章 对流传质236

7.1对流传质概论236

7.1.1对流传质基本概念236

7.1.2对流传质系数237

7.2层流质量传递240

7.2.1平壁层流传质系数精确解240

7.2.2浓度边界层的近似解245

7.2.3圆管内的层流传质247

7.3湍流质量传递250

7.3.1平壁湍流浓度边界层近似解250

7.3.2动量、热量与质量传递类似性253

7.3.3动量、热量与质量传递类似律255

7.4动量、热量与质量同时进行的传递259

7.4.1动量与质量同时进行的传递259

7.4.2动量、热量与质量同时进行的传递263

参考文献268

思考题269

习题269

第8章 相间传质272

8.1相间传质概论272

8.1.1相间传质基本概念272

8.1.2相间传质系数273

8.2相间传质理论274

8.2.1双膜理论274

8.2.2溶质渗透理论276

8.2.3表面更新理论278

8.2.4传质理论进展279

8.2.5界面湍动与Marangoni效应280

8.3固体颗粒的相间传质282

8.3.1球形颗粒与静止流体间的传质282

8.3.2球形颗粒与层流流体间的传质283

8.3.3塔内球形颗粒与流体间的传质285

8.4平壁、滴泡和液膜的相间传质285

8.4.1平壁的相间传质286

8.4.2滴泡的传质286

8.4.3液膜的传质294

8.5伴有化学反应的相间传质295

8.5.1化学反应对气体吸收的影响296

8.5.2伴有一级化学反应的相际传质297

8.5.3伴有双分子反应的相际传质300

8.5.4伴有可逆反应的传质304

参考文献307

思考题308

习题309

附录310