材料科學與工程中的傳輸原理

《材料科學與工程中的傳輸原理》是2010年化學工業出版社出版的圖書，作者是李日。本書分3篇共13章闡述了流體力學、傳熱學及傳質學的基本理論，及在工程中的主要套用。

基本介紹

• 書名：材料科學與工程中的傳輸原理
• 作者： 李日
• ISBN：9787122085047
• 定價：￥29.80
• 出版社：化學工業出版社
• 出版時間：2010-7-1

內容簡介

在材料科學研究與材料熱加工工程中，許多過程是在高溫下進行的。流體流動、熱量傳遞和物質傳遞是普遍存在的三種最基本的物理現象。本書以微積分為主要的分析工具，系統而全面地剖析了動量、熱量以及質量傳輸現象的物理特徵，闡述了流體流動過程、傳熱過程和傳質過程的基本理論。

每章後均安排有複習思考題及習題。書末附錄給出了必要的數據資料。

本書可作為材料科學與工程、材料成形與控制工程、冶金工程專業的本科生教材，也可供從事此類專業的研究生及其他相關的科技人員參考。

圖書目錄

緒論1

01傳輸現象在材料科學與工程研究中的地位和意義1

011對一個鑄件的充型凝固過程的分析1

012對微觀組織形成過程的分析3

013傳輸現象在材料科學與工程研究中的地位和意義3

014“傳輸原理”和“物理化學”是材料科學與工程研究的兩大理論支柱3

02微分方程是進行傳輸現象分析的核心工具3

03本書敘述特點5

複習思考題6

第一篇動量傳輸7

第1章理論流體力學的科學布局7

11流體力學的研究目標、研究方法和核心問題7

111流體力學的研究目標7

112研究流體的方法7

113理論流體力學的核心問題：流場方程10

12對實際流體運動分析引出的問題12

121第一個等價關係12

122第二個等價關係13

13理論流體力學的研究布局14

14流場形象化的研究15

141跡線和流線15

142流管、流束、流量17

複習思考題17

第2章流體的兩個主要性質19

21流體的膨脹性和收縮性19

211液體的壓縮性和膨脹性19

212氣體的壓縮性和膨脹性20

22流體黏性及內摩擦定律21

221牛頓黏度定律21

222黏度22

23對流體黏性的再討論——非牛頓流體24

複習思考題25

習題25

第3章理論流體力學的微分方程組27

31實際流體微分方程組27

311連續性方程27

312實際流體動力學方程（NS方程）30

313對流體力學微分方程組的討論33

32理想流體的微分方程組35

複習思考題37

習題37

第4章工程流體力學39

41工程流體力學的典型模型、主要問題和研究布局39

42理想流體的伯努利方程41

43實際流體的伯努利方程42

431實際流體的伯努利方程42

432伯努利方程的幾何意義和物理意義43

433實際流體總流的伯努利方程45

44穩定流的動量方程45

45套用舉例48

451伯努利方程套用舉例48

452動量方程套用舉例50

46流體流態分析及阻力分類52

461流態及Re數52

462流動阻力分類55

47圓管中層流流動的沿程阻力計算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管中層流沿程損失的達西公式57

48圓管中湍流流動的沿程阻力計算59

481湍流沿程損失的基本關係式59

482對湍流沿程損失中有關參數的處理方式60

49圓管中阻力係數值的確定62

410局部阻力64

4101截面突然擴大的局部損失64

4102其他類型的局部損失65

411平行平板間層流流動的速度分布和沿程阻力65

4111運動微分方程66

4112套用舉例67

複習思考題68

習題69

第5章邊界層理論71

51邊界層理論的基本概念71

52平面層流邊界層微分方程72

53邊界層內積分方程74

54平板繞流摩擦阻力計算76

55流體力學的發展與研究展望78

複習思考題81

習題81

第6章相似原理與量綱分析82

61相似原理的重大意義82

62相似勻速曲線運動分析83

621相似勻速曲線運動分析83

622流動相似的概念87

63相似三定律及其蘊涵的哲學觀念88

631相似三定律88

632相似三定律所蘊涵的哲學觀念89

64求解相似特徵數的兩種方法89

641有控制方程的相似現象的相似特徵數解法89

642無控制方程的相似現象的相似特徵數解法92

65相似模型研究方法94

651模型設計方法94

652參數測試及實驗結果處理95複習思考題96

習題97

第二篇熱量傳輸98

第7章傳熱學概論98

71傳熱學的研究目標、研究方法和核心問題98

711傳熱學的研究對象98

712研究傳熱的方法99

72溫度的來源及相關科學問題100

721對冷熱程度的度量——溫度的建立100

722自然科學定量化原則——視覺的科學101

73溫度場及其形象化103

731溫度場103

732溫度場的形象化方法103

74熱量傳遞的普遍性微分方程104

75熱傳遞方式106

751導熱106

752對流換熱107

753熱輻射108

複習思考題108

習題109

第8章導熱110

81導熱微分方程110

811導熱微分方程式及其定解條件110

812對導熱微分方程的評述112

82導熱微分方程的簡化及其在工程中的套用112

821一維穩態導熱112

822一維非穩態導熱119

823二維穩態導熱126

824二維及三維非穩態導熱128

825對工程導熱問題的評述130

83數值計算方法130

831一維導熱問題的直接差分法數值計算130

832二維非穩態導熱差分方程的建立134

複習思考題136

習題136

第9章對流換熱138

91對流換熱現象分析138

911對流換熱熱流密度的表達式138

912影響對流換熱的主要因素139

92對流換熱數學模型的建立140

921對流換熱中的物理現象140

922換熱微分方程140

923能量微分方程141

924對流換熱微分方程組討論142

93用相似原理求解對流換熱係數143

931對流換熱過程的相似特徵數143

932對流換熱的特徵數方程式144

933對流換熱量綱分析147

94工程中對流換熱係數計算舉例149

941強制對流換熱係數的計算149

942自然對流換熱的計算154

複習思考題157

習題157

第10章輻射換熱159

101準備知識159

1011電磁波譜159

1012輻射能的吸收、反射和透射159

1013人工黑體模型160

1014黑體輻射的基爾霍夫定律161

102輻射問題模型及其實驗研究161

1021輻射換熱強度的實驗研究161

1022黑體單色輻射換熱強度規律163

103黑體單色輻射的研究歷史及量子力學的誕生164

104實際物體的輻射特性及灰體輻射166

1041固體和液體的輻射166

1042灰體的輻射167

105黑體間的輻射換熱及角係數167

1051黑體間的輻射換熱168

1052角係數168

106灰體間的輻射換熱172

1061有效輻射172

1062兩個灰體間的輻射換熱172

1063具有重輻射面的封閉腔的輻射換熱174

107氣體輻射175

1071氣體輻射的特點175

1072氣體的發射率176

1073輻射換熱176

108對流與輻射共同存在時的熱量傳輸179

109傳熱學的發展概說及非傅立葉導熱效應179

1091傳熱學的發展歷史概況179

1092非傅立葉導熱效應的研究180

複習思考題181

習題182

第三篇質量傳輸184

第11章傳質學概論184

111傳質學的研究目標、研究方法和核心問題184

1111為什麼要研究傳質學？傳質學的研究目標184

1112傳質學的研究方法和核心問題184

1113建立質量傳輸微分方程時出現的問題188

1114傳質學研究布局189

112菲克第一定律及擴散係數189

1121菲克第一定律（Fick’s law）189

1122對擴散係數的討論190

113擴散通量密度191

114質量傳輸微分方程及定解條件194

1141質量傳輸微分方程194

1142定解條件196

複習思考題196

習題197

第12章分子傳質198

121一維穩定態分子擴散198

1211等摩爾逆向擴散198

1212通過靜止氣膜的單向擴散200

1213氣體通過金屬膜的擴散201

122非穩定態分子擴散203

1221忽略表面阻力的半無限大介質中的非穩定態分子擴散203

1222幾種簡單幾何形狀物體中的非穩定態分子擴散205

1223二維和三維非穩態分子擴散205

複習思考題205

習題205

第13章對流傳質207

131對流傳質微分方程207

1311對對流傳質的分析207

1312對流傳質微分方程和Sh數207

132對流傳質的量綱分析208

1321強制對流傳質208

1322自然對流傳質209

133求解對流傳質係數的工程舉例210

1331平板和球的傳質210

1332管內湍流傳質211

1333液滴和氣泡內的傳質211

134傳質係數模型212

1341薄膜理論212

1342滲透理論213

1343表面更新理論213

135動量、熱量和質量傳輸的類比214

1351層流傳輸（分子傳遞）的類似性214

1352湍流傳輸的類似性216

1353三種傳輸的類比217

複習思考題219

習題219

附錄221

附錄A高斯誤差函式表221

附錄B金屬材料的密度、比定壓熱容和熱導率221

附錄C幾種保溫、耐火材料的熱導率與溫度的關係222

附錄D飽和水的熱物理性質223

附錄E液態金屬的熱物理性質224

附錄F乾空氣的熱物理性質224

附錄G在大氣壓力下煙氣的熱物理性質225

附錄H二元體系的質量擴散係數226

附錄I固體材料沿表面法線方向上輻射發射率ε（εn）227

附錄J主要物理量的單位換算表227

參考文獻229