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第1章 传递过程导论1

基本概念1

1.1 物相性质1

1.1.1 物相性质含义1

1.1.2 连续介质2

1.1.3 传递量2

1.2 传递方式3

1.2.1 扩散传递3

1.2.2 对流传递4

1.2.3 辐射传递4

数学基础5

1.3 张量语言5

1.3.1 数量和矢量5

1.3.2 二阶张量7

1.3.3 积分变换定理9

1.4 曲线坐标10

1.4.1 坐标特点和元素转换10

1.4.2 算子转换——正交曲线坐标系11

分析方法12

1.5 流体运动的描述12

1.5.1 空间描述法12

1.5.2 物质描述法13

1.5.3 两种方法之间的关系14

1.5.4 物质导数15

1.6 流场分析16

1.6.1 邻点速差16

1.6.2 旋度19

1.7 衡算方法20

1.7.1 两种衡算法21

1.7.2 传递定理21

习题23

参考文献23

第2章 传递量衡算、扩散传递本构方程、传递方程组24

物量衡算24

2.1 有关概念24

2.1.1 浓度、组元速度和通量24

2.1.2 溶液速度和通量25

2.2 溶液中的扩散和化学变化27

2.2.1 组元扩散通量本构方程27

2.2.2 浓度扩散、M-S方程、拟二元扩散系数29

2.2.3 化学反应31

2.3 物量衡算方程32

2.3.1 组元质量衡算和质量基准32

2.3.2 溶液（全组元）质量衡算33

2.3.3 摩尔衡算和摩尔基准35

动量衡算35

2.4 有关概念35

2.4.1 外力类型和应力状态36

2.4.2 应力性质37

2.5 动量扩散本构方程39

2.5.1 Newton型流体39

2.5.2 非Newton型流体40

2.6 动量衡算及有关方程42

2.6.1 动量衡算方程42

2.6.2 动量矩衡算方程44

2.6.3 动能变化方程——机械能衡算方程45

能量衡算和熵衡算48

2.7 能量衡算48

2.7.1 以比能量表示的衡算方程48

2.7.2 以温度表示的衡算方程50

2.8 熵衡算53

2.8.1 熵衡算方程53

2.8.2 熵产生率密度54

传递方程组的定解56

2.9 定解说明56

2.9.1 定解前提57

2.9.2 近壁工况和传递系数58

2.10 其他形式和解法概述61

2.10.1 正交曲线坐标系的运用和传递方程组汇总61

2.10.2 无量纲式和传递过程中的特征数汇总66

2.10.3 解法概述68

习题69

参考文献70

第3章 传递方程组的典型解和分析解法71

扩散传递71

3.1 基本解法72

3.1.1 扩散传递方程和定解条件的整形72

3.1.2 组合变量法，广平壁单向暂态扩散（B.C.Ⅰ）74

3.1.3 拉氏变换法，广平壁单向暂态扩散（B.C.Ⅲ）76

3.1.4 分离变量法，广平壁双向暂态扩散（B.C.Ⅲ,B.C.Ⅰ）77

3.2 化工要例81

3.2.1 球体81

3.2.2 正六面体83

3.2.3 圆柱段85

理想流体运动88

3.3 理想流体运动的解法和实例89

3.3.1 位函数法和流函数法89

3.3.2 Bernoulli方程92

3.3.3 复位势法93

3.3.4 叠加位势法95

层流传递99

3.4 层流传递简化情况99

3.4.1 沿斜壁稳态层流99

3.4.2 沿圆管稳态层流103

3.4.3 绕球稳态爬流107

3.5 层流边界层传递111

3.5.1 边界层模型112

3.5.2 层流边界层方程组113

3.5.3 边界层传递中的相似性和相似转换115

3.5.4 沿楔层流边界层传递解117

3.5.5 边界层积分方程组122

3.5.6 边界层分离126

湍流传递127

3.6 湍流传递基础127

3.6.1 流型转变128

3.6.2 湍流特征129

3.6.3 时均方程组132

3.7 沿壁湍流135

3.7.1 沿壁湍流核心区模型136

3.7.2 沿管湍流速度分布及阻力系数137

3.7.3 沿平板湍流阻力系数和三传湍流类比141

3.8 非沿壁湍流145

3.8.1 自由流动提要145

3.8.2 圆形淹没射流148

3.8.3 Taylor涡流扩散（弥散）150

习题151

参考文献152

第4章 传递方程组的数值解法154

有限差分法154

4.1 域内节点方程组154

4.1.1 导数转换154

4.1.2 热传导方程的转换156

4.1.3 传递方程组的转换158

4.2 边界节点方程组159

4.2.1 简单边界160

4.2.2 复杂边界161

4.3 解例164

4.3.1 暂态导热164

4.3.2 稳态层流165

有限单元法167

4.4 权余法167

4.5 有限单元求值法169

4.5.1 有限单元概要169

4.5.2 插值函数与近似函数169

4.6 节点方程组的建立和求解171

4.6.1 节点方程组的建立171

4.6.2 方程系数和常数的求法172

4.7 有限体积法174

习题175

参考文献176

第5章 相际传递177

相界面及其传递工况177

5.1 相界面177

5.1.1 界面张力178

5.1.2 Laplace公式和Kelvin公式179

5.1.3 毛细现象180

5.1.4 阻挡效应和Marangoni效应183

5.1.5 宏观产生的界面对流运动184

5.2 界面传递工况185

5.2.1 双相物系的传递定理、相变通量185

5.2.2 双相物系的传递量衡算和相界面两侧传递通量关系187

5.2.3 界面边界条件189

界旁传递模型及实例192

5.3 界旁传递模型192

5.3.1 膜模型193

5.3.2 渗入模型195

5.3.3 界面更新模型198

5.3.4 传递模型中的三传类比和小结199

5.4 界旁传递要例204

5.4.1 沿壁下降液膜205

5.4.2 气泡和液滴的运动208

5.4.3 分散接触中的传质210

相际传递通量213

5.5 二元传质通量214

习题215

参考文献216

第6章 热质及化学变化传递217

热质传递过程217

6.1 多元扩散本构方程及其矩阵形式补充217

6.1.1 普化Maxwell-Stefan方程217

6.1.2 普化Fick定律219

6.2 相际热质传递中多元工况补充220

6.2.1 界面两侧强度量关系，相平衡比值矩阵和斜率矩阵220

6.2.2 界面两侧通量关系，补定条件和补定矩阵221

6.3 多元溶液的界旁扩散通量223

6.3.1 界旁多元扩散膜模型223

6.3.2 单相膜模型解求（J）和（N）226

6.4 相际多元溶液传质通量229

6.4.1 总传质系数229

6.4.2 相界面组成230

6.5 调湿过程230

6.5.1 调湿工况230

6.5.2 调湿分析231

6.6 蒸馏过程232

6.6.1 界面局部工况分析232

6.6.2 非平衡级分析235

6.6.3 传质系数的估计237

化学变化传递过程238

6.7 化学变化传递的分析基础238

6.7.1 化学变化及传递回顾238

6.7.2 相际化学变化传质特征240

6.8 液相不可逆1级化学变化传质242

6.8.1 不可逆1级化学变化传质模型分析242

6.8.2 不可逆1级化学变化传质结果讨论245

6.9 液相不可逆二元化学变化传递246

6.9.1 相内不可逆2级飞速化学变化传质246

6.9.2 相内不可逆2级一般化学变化传质248

6.9.3 相内不可逆（m—n）级化学变化传质251

6.10 液相其他化学变化传质252

6.10.1 相内可逆化学变化传质概述252

6.10.2 相内可逆瞬时化学变化传质254

6.10.3 相内串并联化学变化传质255

6.11 相际化学变化传质和传质性能测算257

6.11.1 相际化学变化传质通量和界面溶质浓度257

6.11.2 化学法测算258

习题260

参考文献262