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绪论 3

第1章　热动力学概述 5

1.1 热力学的特点与层次 5

1.1.1　热力学的特点 5

1.1.2　热力学的层次 6

1.1.3　平衡态热力学 11

1.1.4　线性不可逆热力学引论 13

1.1.5　小结 22

1.2 系统的动力学分析 23

1.2.1 系统的热力学和动力学关系 23

1.2.2 系统的动力学描述 27

1.2.3　小结 42

1.3 系统的稳定性 43

1.3.1　稳定性课题 43

1.3.2　非线性非保守系统的自激振荡 45

1.3.3　开放系统平衡态的稳定性 51

1.3.4　小结 57

1.4　热力学循环与自激振荡 58

1.4.1　对热力学循环理论的回顾 58

1.4.2　对热力学循环的动力学分析 62

1.4.3　小结 67

1.5　热力学方法的发展 67

1.5.1　认识过程的数学描述 67

1.5.2　热静力学基本原理的信息论思路 69

1.5.3 热动力学与信息论——本章小结 71

参考文献 72

第2章　热动力学网络 73

2.1　通过阻抗网络认识网络理论 73

2.1.1　弹性体的网络描述 73

2.1.2　动力学网络理论要点 77

2.1.3　动态过程的网络模型 82

2.1.4　小结 90

2.2　热动力学网络的建立 90

2.2.1　建立热动力学网络的基本问题 90

2.2.2　热动力学对平衡的网络描述 92

2.2.3　多自由度网络 97

2.2.4　小结 101

2.3　热动力学网络的应用——振荡系统稳定性分析 101

2.3.1　线性网络的量化 101

2.3.2　自激振荡与正反馈 103

2.3.3 自激振荡系统的网络分析方法 110

2.3.4　小结 116

2.4　热的波传播模型 116

2.4.1　傅里叶导热定律的缺陷 116

2.4.2　波动与扩散 117

2.4.3　从工程角度引入延时τ 119

2.4.4　热谐振 121

参考文献 122

第3章　受热流动系统的热声稳定性 124

3.1 受热流动系统的基本方程 124

3.1.1　经典的守恒方程 124

3.1.2　热动力学描述 126

3.1.3　小结 130

3.2　受热流动系统的热声过程 130

3.2.1　问题的背景和内容 130

3.2.2　热扰动方程 131

3.2.3　热声热机系统的热声函数 133

3.3　热声转换过程的热力学关系 136

3.3.1　等熵振荡的热力学关系 137

3.3.2　温度扰动 140

3.3.3　流体非等熵振荡的能量流和质量流 143

3.3.4　非等熵振荡流的连续方程 144

3.3.5　非等熵振荡流的运动方程 144

3.3.6　熵传输方程 145

3.3.7　非等熵振荡的热声转换 146

3.3.8　小结 146

3.4　流-固边界上的热动力学分析 147

3.4.1　声波的耗散 147

3.4.2　流-固边界上的扩散波 151

3.4.3　横向熵波 155

3.4.4　声能的转换 161

3.4.5 Taconis振荡 161

3.4.6　小结 164

参考文献 164

第4章　热声热机系统 165

4.1　热声热机概述 165

4.1.1　热声热机家族 165

4.1.2　基于热声原理的热机系统 166

4.2　斯特林热机系统 169

4.2.1　分置式斯特林制冷机上的建模实验 169

4.2.2 自由活塞型斯特林热机的阻抗网络模型 174

4.2.3　斯特林热机系统的稳定性 185

4.2.4 自由活塞型斯特林制冷机的设计 191

4.2.5　小结 197

4.3　热声热机的整机系统 197

4.3.1　回热器在整机系统中的作用 198

4.3.2　热声器件横向温差与声波的相互作用 213

4.3.3　小结 217

4.4　热声热机的有源网络模型 219

4.4.1　热声器件的有源网络 219

4.4.2　热声热机系统的分布参数网络模型 235

4.4.3　回热器的品质指标 242

4.4.4　小结 245

4.5　热声谐振管的自组织过程 246

4.5.1　热声谐振管中的自组织实验现象 246

4.5.2　热声谐振系统的参数谐振机理 252

4.5.3　热声系统参数谐振稳定性的讨论 260

4.5.4　小结 263

4.6　热声制冷机系统的设计 264

4.6.1　热声热机系统设计的网络方法 264

4.6.2　斯特林-脉管级联 268

4.6.3　热声-斯特林级联 275

参考文献 279

第5章　两相流动系统流动工况的识别研究 282

5.1 自然循环沸腾流动的流动工况识别 282

5.1.1　两相流动宏观方程 282

5.1.2　相间动量交换 287

5.1.3　两相流动的演化 290

5.1.4　小结 298

5.2　相变系统中的振荡 298

5.2.1　气泡的振荡 298

5.2.2　相变系统的自激振荡 305

5.2.3　沸腾流动的有源热声网络模型 314

5.3　两相流动的网络参数 316

5.3.1　气泡的平衡半径 316

5.3.2　气液两相流动的网络表述 319

5.3.3　两相流网络参数辨识 325

参考文献 330

第6章　受热流动系统的演化 333

6.1　宏观系统的复杂性 333

6.1.1　定常模态的混沌性质 333

6.1.2 系统的时空结构 336

6.2　受热流动系统的热动力学相似 341

6.2.1　时空尺度 341

6.2.2　受热流动系统的分层相似 344

6.2.3　信息传播过程与宏观现象的类比 352

6.2.4　对热动力学网络方法的回顾和展望 354

参考文献 355