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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