传输过程基本原理PDF电子书下载

目录 1

1 传输过程的数学及物理基础 1

1.1 标量、矢量与张量 1

1.1.1 基本概念 1

1.1.2 矢量和张量的基本运算 2

1.2 场论 5

1.2.1 场的概念 5

1.2.2 稳定场的基本运算 5

1.3 矩阵的初等变换与矩阵秩的求法 10

1.4 相似原理 10

1.4.1 相似概念 10

1.4.2 相似三定律 12

1.5 量纲分析 13

1.5.1 量纲分析的白金汉法 13

1.5.2 相似准数转换 14

1.6 模型研究法 14

1.7 正交函数 15

1.8 变量分离求解法 16

2 传输过程基本概念与基本定律 17

2.1 动量传输基础 17

2.1.1 流体与连续介质模型 17

2.1.2 流体的主要物理性质 18

2.1.3 流体的压缩性和膨胀性 18

2.1.4 流体的黏性及牛顿黏性定律 19

2.1.6 运动流体描述 23

2.1.5 牛顿黏性定律的三维推广——斯托克斯黏度关系式 23

2.1.7 流体分类 26

2.1.8 作用在流体上的力 27

2.2 热量传输基础 28

2.2.1 传热基本方式与基本概念 28

2.2.2 导热 30

2.2.3 对流 31

2.2.4 热辐射 32

2.3.2 浓度、速度、扩散通量 39

2.3.1 传质基本概念 39

2.3 质量传输基础 39

2.3.3 传质过程基本定律 41

2.3.4 菲克第一定律及其三维推广 42

2.3.5 扩散系数 43

2.4 传输过程的相似性 45

3 传输过程控制方程 47

3.1 连续性方程 47

3.1.1 连续性方程及其导出 47

3.1.3 多元混合物流体中各组分的连续性方程 49

3.1.2 一维总流的连续性方程 49

3.2 运动方程 51

3.2.1 N-S方程 51

3.2.2 欧拉方程 54

3.2.3 伯努利方程 55

3.2.4 实际流体沿流线的伯努利方程 56

3.2.5 稳定流的动量方程及其应用 61

3.3.1 能量方程的导出 64

3.3 能量方程 64

3.3.2 能量方程的简化 68

3.4 控制方程的准数形式 70

3.5 运动方程、能量方程和质量传输微分方程的类比 73

4 流体流动状态 75

4.1 流动状态与流动阻力 75

4.1.1 雷诺试验与雷诺数 75

4.1.2 流动阻力分类 76

4.2 层流流动 77

4.2.1 层流流动的定解问题 77

4.2.2 流体在等截面圆管内完全发展的层流流动 78

4.2.3 流体在平行平板间的层流运动 80

4.3 湍流流动 81

4.3.1 湍流的起因及其基本特征 81

4.3.2 湍流特征参量的描述与湍流流体微分方程组的时均化 83

4.3.3 湍流流动的定解问题 86

4.3.4 圆管中湍流流动的速度分布 89

4.3.5 湍流沿程损失基本关系式 90

4.4 沿程阻力系数λ的确定 91

4.4.1 水力光滑管与水力粗糙管 91

4.4.2 尼古拉茨试验 91

4.5 局部阻力 92

4.6 边界层理论 93

4.6.1 边界层概念及其微分方程 93

4.6.2 边界层积分方程及其解法 101

5 电磁流体动力学 106

5.1 电磁流体力学简介 106

5.2 电磁流体力学控制方程 108

5.2.1 麦克斯韦方程组及其边界条件 108

5.2.2 运动流体的电磁感应方程 109

5.2.3 运动方程及能量方程 109

5.2.4 电磁流体力学的边界条件 110

5.2.5 磁应力与磁压强 111

5.2.6 无量纲化与特征数 112

5.2.7 磁场扩散与冻结 113

6 两相流基础 115

6.1 两相流流型 115

6.1.1 流型的分类 115

6.1.2 流型的确定 117

6.2 两相流基本控制方程 121

6.2.1 气-液两相流 122

6.2.2 流体与固体颗粒两相流 126

6.2.3 多孔介质中的流动 129

6.3 两相流的无量纲化与准数方程 131

7 热量传输 133

7.1 导热分析 133

7.1.1 一维稳态导热 133

7.1.2 二维和三维稳态导热 137

7.1.3 一维非稳态导热 140

7.1.4 二维和三维非稳态导热 144

7.2 对流换热 146

7.2.1 强制对流换热 146

7.2.2 自然对流换热 154

7.3 辐射换热 155

7.3.1 角系数与黑体间的辐射换热 155

7.3.2 角系数的确定方法 157

7.3.3 灰体间的辐射换热 159

7.3.4 气体辐射 160

7.3.5 辐射换热系数 163

8 质量传输 165

8.1 分子传质 165

8.1.1 稳态分子传质 165

8.1.2 非稳态分子传质 168

8.2 对流传质 169

8.2.1 对流传质的重要准数 169

8.2.2 圆管内的对流传质 171

8.2.3 对流传质系数的关联式 171

8.2.4 传质系数模型 172

9.1.1 任务 175

9.1 数值方法的本质 175

9 传输过程的数值方法 175

9.1.2 离散化的概念 176

9.1.3 离散化方程的结构 176

9.2 推导离散化方程的方法 176

9.2.1 泰勒级数公式 176

9.2.2 变分公式 177

9.2.3 加权余数法 177

9.3.1 一维稳态导热问题 178

9.3 稳态导热的离散方程 178

9.2.4 控制容积公式 178

9.3.2 二维及三维稳态导热的离散方程 180

9.4 对流与扩散 182

9.4.1 一维稳态对流与扩散方程 183

9.4.2 上风方式 184

9.4.3 精确解 186

9.4.4 指数方程 186

参考文献 188