材料科学与工程中的传输原理PDF电子书下载

绪论 1

0.1 传输现象在材料科学与工程研究中的地位和意义 1

0.1.1 对一个铸件的充型凝固过程的分析 1

0.1.2 对微观组织形成过程的分析 3

0.1.3 传输现象在材料科学与工程研究中的地位和意义 3

0.1.4 “传输原理”和“物理化学”是材料科学与工程研究的两大理论支柱 3

0.2 微分方程是进行传输现象分析的核心工具 3

0.3 本书叙述特点 5

复习思考题 6

第一篇 动量传输 7

第1章 理论流体力学的科学布局 7

1.1 流体力学的研究目标、研究方法和核心问题 7

1.1.1 流体力学的研究目标 7

1.1.2 研究流体的方法 7

1.1.3 理论流体力学的核心问题：流场方程 10

1.2 对实际流体运动分析引出的问题 12

1.2.1 第一个等价关系 12

1.2.2 第二个等价关系 13

1.3 理论流体力学的研究布局 14

1.4 流场形象化的研究 15

1.4.1 迹线和流线 15

1.4.2 流管、流束、流量 17

复习思考题 17

第2章 流体的两个主要性质 19

2.1 流体的膨胀性和收缩性 19

2.1.1 液体的压缩性和膨胀性 19

2.1.2 气体的压缩性和膨胀性 20

2.2 流体黏性及内摩擦定律 21

2.2.1 牛顿黏度定律 21

2.2.2 黏度 22

2.3 对流体黏性的再讨论——非牛顿流体 24

复习思考题 25

习题 25

第3章 理论流体力学的微分方程组 27

3.1 实际流体微分方程组 27

3.1.1 连续性方程 27

3.1.2 实际流体动力学方程（N-S方程） 30

3.1.3 对流体力学微分方程组的讨论 33

3.2 理想流体的微分方程组 35

复习思考题 37

习题 37

第4章 工程流体力学 39

4.1 工程流体力学的典型模型、主要问题和研究布局 39

4.2 理想流体的伯努利方程 41

4.3 实际流体的伯努利方程 42

4.3.1 实际流体的伯努利方程 42

4.3.2 伯努利方程的几何意义和物理意义 43

4.3.3 实际流体总流的伯努利方程 45

4.4 稳定流的动量方程 45

4.5 应用举例 48

4.5.1 伯努利方程应用举例 48

4.5.2 动量方程应用举例 50

4.6 流体流态分析及阻力分类 52

4.6.1 流态及Re数 52

4.6.2 流动阻力分类 55

4.7 圆管中层流流动的沿程阻力计算 55

4.7.1 有效截面上的速度分布 56

4.7.2 平均流速和流量 57

4.7.3 管中层流沿程损失的达西公式 57

4.8 圆管中湍流流动的沿程阻力计算 59

4.8.1 湍流沿程损失的基本关系式 59

4.8.2 对湍流沿程损失中有关参数的处理方式 60

4.9 圆管中阻力系数值的确定 62

4.10 局部阻力 64

4.10.1 截面突然扩大的局部损失 64

4.10.2 其他类型的局部损失 65

4.11 平行平板间层流流动的速度分布和沿程阻力 65

4.11.1 运动微分方程 66

4.11.2 应用举例 67

复习思考题 68

习题 69

第5章 边界层理论 71

5.1 边界层理论的基本概念 71

5.2 平面层流边界层微分方程 72

5.3 边界层内积分方程 74

5.4 平板绕流摩擦阻力计算 76

5.5 流体力学的发展与研究展望 78

复习思考题 81

习题 81

第6章 相似原理与量纲分析 82

6.1 相似原理的重大意义 82

6.2 相似匀速曲线运动分析 83

6.2.1 相似匀速曲线运动分析 83

6.2.2 流动相似的概念 87

6.3 相似三定律及其蕴涵的哲学观念 88

6.3.1 相似三定律 88

6.3.2 相似三定律所蕴涵的哲学观念 89

6.4 求解相似特征数的两种方法 89

6.4.1 有控制方程的相似现象的相似特征数解法 89

6.4.2 无控制方程的相似现象的相似特征数解法 92

6.5 相似模型研究方法 94

6.5.1 模型设计方法 94

6.5.2 参数测试及实验结果处理 95

复习思考题 96

习题 97

第二篇 热量传输 98

第7章 传热学概论 98

7.1 传热学的研究目标、研究方法和核心问题 98

7.1.1 传热学的研究对象 98

7.1.2 研究传热的方法 99

7.2 温度的来源及相关科学问题 100

7.2.1 对冷热程度的度量——温度的建立 100

7.2.2 自然科学定量化原则——视觉的科学 101

7.3 温度场及其形象化 103

7.3.1 温度场 103

7.3.2 温度场的形象化方法 103

7.4 热量传递的普遍性微分方程 104

7.5 热传递方式 106

7.5.1 导热 106

7.5.2 对流换热 107

7.5.3 热辐射 108

复习思考题 108

习题 109

第8章 导热 110

8.1 导热微分方程 110

8.1.1 导热微分方程式及其定解条件 110

8.1.2 对导热微分方程的评述 112

8.2 导热微分方程的简化及其在工程中的应用 112

8.2.1 一维稳态导热 112

8.2.2 一维非稳态导热 119

8.2.3 二维稳态导热 126

8.2.4 二维及三维非稳态导热 128

8.2.5 对工程导热问题的评述 130

8.3 数值计算方法 130

8.3.1 一维导热问题的直接差分法数值计算 130

8.3.2 二维非稳态导热差分方程的建立 134

复习思考题 136

习题 136

第9章 对流换热 138

9.1 对流换热现象分析 138

9.1.1 对流换热热流密度的表达式 138

9.1.2 影响对流换热的主要因素 139

9.2 对流换热数学模型的建立 140

9.2.1 对流换热中的物理现象 140

9.2.2 换热微分方程 140

9.2.3 能量微分方程 141

9.2.4 对流换热微分方程组讨论 142

9.3 用相似原理求解对流换热系数 143

9.3.1 对流换热过程的相似特征数 143

9.3.2 对流换热的特征数方程式 144

9.3.3 对流换热量纲分析 147

9.4 工程中对流换热系数计算举例 149

9.4.1 强制对流换热系数的计算 149

9.4.2 自然对流换热的计算 154

复习思考题 157

习题 157

第10章 辐射换热 159

10.1 准备知识 159

10.1.1 电磁波谱 159

10.1.2 辐射能的吸收、反射和透射 159

10.1.3 人工黑体模型 160

10.1.4 黑体辐射的基尔霍夫定律 161

10.2 辐射问题模型及其实验研究 161

10.2.1 辐射换热强度的实验研究 161

10.2.2 黑体单色辐射换热强度规律 163

10.3 黑体单色辐射的研究历史及量子力学的诞生 164

10.4 实际物体的辐射特性及灰体辐射 166

10.4.1 固体和液体的辐射 166

10.4.2 灰体的辐射 167

10.5 黑体间的辐射换热及角系数 167

10.5.1 黑体间的辐射换热 168

10.5.2 角系数 168

10.6 灰体间的辐射换热 172

10.6.1 有效辐射 172

10.6.2 两个灰体间的辐射换热 172

10.6.3 具有重辐射面的封闭腔的辐射换热 174

10.7 气体辐射 175

10.7.1 气体辐射的特点 175

10.7.2 气体的发射率 176

10.7.3 辐射换热 176

10.8 对流与辐射共同存在时的热量传输 179

10.9 传热学的发展概说及非傅里叶导热效应 179

10.9.1 传热学的发展历史概况 179

10.9.2 非傅里叶导热效应的研究 180

复习思考题 181

习题 182

第三篇 质量传输 184

第11章 传质学概论 184

11.1 传质学的研究目标、研究方法和核心问题 184

11.1.1 为什么要研究传质学？传质学的研究目标 184

11.1.2 传质学的研究方法和核心问题 184

11.1.3 建立质量传输微分方程时出现的问题 188

11.1.4 传质学研究布局 189

11.2 菲克第一定律及扩散系数 189

11.2.1 菲克第一定律（Fick's 1aw） 189

11.2.2 对扩散系数的讨论 190

11.3 扩散通量密度 191

11.4 质量传输微分方程及定解条件 194

11.4.1 质量传输微分方程 194

11.4.2 定解条件 196

复习思考题 196

习题 197

第12章 分子传质 198

12.1 一维稳定态分子扩散 198

12.1.1 等摩尔逆向扩散 198

12.1.2 通过静止气膜的单向扩散 200

12.1.3 气体通过金属膜的扩散 201

12.2 非稳定态分子扩散 203

12.2.1 忽略表面阻力的半无限大介质中的非稳定态分子扩散 203

12.2.2 几种简单几何形状物体中的非稳定态分子扩散 205

12.2.3 二维和三维非稳态分子扩散 205

复习思考题 205

习题 205

第13章 对流传质 207

13.1 对流传质微分方程 207

13.1.1 对对流传质的分析 207

13.1.2 对流传质微分方程和Sh数 207

13.2 对流传质的量纲分析 208

13.2.1 强制对流传质 208

13.2.2 自然对流传质 209

13.3 求解对流传质系数的工程举例 210

13.3.1 平板和球的传质 210

13.3.2 管内湍流传质 211

13.3.3 液滴和气泡内的传质 211

13.4 传质系数模型 212

13.4.1 薄膜理论 212

13.4.2 渗透理论 213

13.4.3 表面更新理论 213

13.5 动量、热量和质量传输的类比 214

13.5.1 层流传输（分子传递）的类似性 214

13.5.2 湍流传输的类似性 216

13.5.3 三种传输的类比 217

复习思考题 219

习题 219

附录 221

附录A 高斯误差函数表 221

附录B 金属材料的密度、比定压热容和热导率 221

附录C 几种保温、耐火材料的热导率与温度的关系 222

附录D 饱和水的热物理性质 223

附录E 液态金属的热物理性质 224

附录F 干空气的热物理性质 224

附录G 在大气压力下烟气的热物理性质 225

附录H 二元体系的质量扩散系数 226

附录I 固体材料沿表面法线方向上辐射发射率ε（εn） 227

附录J 主要物理量的单位换算表 227

参考文献 229