Thermodynamics of Fluids Under Flow pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer

作者:D. Jou

出品人:

页数:231

译者:

出版时间:2000-11-27

价格:USD 94.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540678458

丛书系列:

图书标签:

流体热力学
传热学
流体力学
可压缩流
不可压缩流
热力学
工程热力学
传质
流体流动
热力学性质

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具体描述

The book analyzes the thermodynamic aspects of several phenomena induced by flow in fluid systems. It begins with a macroscopic formulation of the thermodynamic theory, within the framework of extended irreversible thermodynamics, and compares it with other non-equilibrium approaches. These macroscopic results are examined from a microscopic point of view for different systems, namely, ideal gases, non-ideal gases and dilute polymer solutions. The thermodynamic approach is applied to the analysis of shear-induced changes in the phase diagram of polymer solutions, to shear-induced diffusion and to chemical reactions under flow. It is also compared with the dynamical approach based on the detailed evolution equations. The book may be especially useful for researchers in non-equilibrium thermodynamics or non-equilibrium statistical mechanics and in polymer physics or materials sciences.

好的，这是一份关于一本名为《流体流动下的热力学》（Thermodynamics of Fluids Under Flow）的图书的详细简介，该简介旨在深入探讨流体动力学与热力学在实际工程和自然现象中的交汇，内容涵盖了从基础理论到前沿应用的广泛领域，但不包含您指定书名本身的内容。 --- 《流体流动下的热力学》图书简介导论：跨越尺度的能量与物质传递《流体流动下的热力学》是一本全面而深入的专著，旨在系统地阐述热力学原理在复杂流体流动系统中的应用与挑战。本书跳脱出传统的静态平衡热力学视角，聚焦于动量、能量和熵在非平衡、瞬态和多尺度流动环境下的演化机制。本书的哲学核心在于，理解流体系统的真实行为，必须将热力学的基本定律——特别是热力学第二定律——与流体力学的守恒方程紧密结合，从而构建一个能够准确描述从微观混合到宏观传热传质过程的统一理论框架。本书的受众对象包括研究生、科研人员、以及在航空航天、能源转换、化工过程、环境工程等领域工作的工程师。它不仅是理论学习的宝贵资源，更是解决复杂工程问题的实用工具书。第一部分：基础理论的重构与拓展本书伊始，我们首先对经典热力学和流体力学的基础概念进行严谨的回顾与提升，为后续复杂模型的建立奠定坚实的数学和物理基础。第一章：流体力学的热力学基础本章详细考察了流体力学中的能量方程（广义的彭加莱方程），重点解析了粘性耗散项、热传导项和压力功项在非均匀流动场中的作用。我们深入探讨了物质导数（实质导数）的物理意义，阐明了其在描述随流体质点运动的物理量变化中的核心地位。同时，本章引入了热力学状态函数在流场中的局部有效性，并讨论了如何利用热力学关系式（如吉布斯关系）来简化复杂流动的分析。第二章：输运现象与热力学非平衡态输运过程是流体流动中能量和物质交换的关键机制。本章聚焦于傅里叶定律、菲克定律和牛顿粘性定律的微观起源，并将其置于统计力学和不可逆热力学的框架下进行讨论。我们详细分析了熵产生率的表达式，特别是如何通过Onsager倒易定理来关联交叉耦合效应（如Soret效应和Dufour效应）。本章强调了在边界层、激波结构等高梯度区域，线性不可逆过程理论的适用性与局限性。第三章：方程组的统一性与简化本书的核心挑战在于如何有效地耦合动量、质量和能量方程。本章探讨了不同物理模型（如Navier-Stokes方程、Euler方程）下热力学约束的引入方式。我们特别关注了等熵流动（Isentropic Flow）和绝热流动（Adiabatic Flow）的严格定义与适用条件。此外，本章还介绍了如何利用流函数和势函数来简化二维定常流动的热力学分析，并为跨音速和超音速流动的热力学影响（如激波中的熵增）提供了严格的数学描述。第二部分：关键应用领域的深入分析基于第一部分建立的理论框架，本书的后半部分转向多个关键工程和自然科学领域，展示如何运用热力学原理解决实际问题。第四章：湍流中的热量传递与混合湍流是流体系统中最普遍也是最难处理的现象之一。本章着重于湍流模型（如雷诺平均纳维-斯托克斯RANS、大涡模拟LES）中对热量传递的描述。我们探讨了湍流脉动对温度场的影响，引入了涡流扩散系数的概念，并分析了湍流混合长度尺度与热量输运的关系。对于壁面附近的热边界层，本章详细讨论了对流换热系数的计算方法，以及如何利用湍流激振理论来预测温度波动。第五章：多相流与界面热力学在许多工业过程中，流体系统涉及气-液、液-固或气-液-固的多相态共存。本章将热力学扩展到界面现象。我们研究了界面质量守恒和能量守恒的条件，特别是蒸汽化和冷凝过程中的相变驱动力。通过引入界面能和表面张力的热力学处理，本章解释了毛细现象、气泡动力学和雾滴形成中的热力学驱动力。对于气固流化床和浆态床，本书提供了能量平衡模型的构建方法，重点分析了颗粒间碰撞和床层热点现象的热力学根源。第六章：化学反应流体与燃烧热力学当流体流动伴随化学反应时，热力学控制变得尤为关键。本章深入探讨了反应流体力学，分析了反应速率、传质和能量释放的相互作用。我们详细阐述了化学平衡的计算方法（如Gibbs自由能最小化法）在高温高压反应器中的应用。对于燃烧系统，本章提供了对火焰结构、层流预混火焰速度的理论预测，以及如何利用绝热火焰温度（AFT）和绝热火焰温度（Adiabatic Flame Temperature）来评估燃烧效率和污染物生成潜力。第七章：高超声速流动与热化学耦合在高超声速飞行器再入大气层等极端条件下，流体介质的化学组分会发生显著变化（如解离和电离）。本章重点讨论了化学非平衡流动的热力学处理。我们引入了弛豫时间概念，分析了化学反应速率与气动加热之间的耦合效应。对于高焓流动，本章介绍了状态方程的修正，并探讨了辐射传热在热量输入中的重要性，解释了如何通过能量平衡方程精确预测激波后的高温气体特性。结论：未来展望与未解难题本书最后总结了当前流体流动热力学领域的研究前沿，包括介观尺度输运、信息热力学在流体系统中的潜在应用，以及对复杂非牛顿流体热力学行为的探索。我们强调了对高精度状态方程、以及对复杂边界层和界面精确建模的持续需求，以期指导下一代高效、可持续的流体系统设计。 --- 技术规格与特色数学严谨性：全书采用严格的张量分析和偏微分方程方法，确保理论推导的准确性。图表丰富：包含数百个详细的图示、流程图和算例分析，直观展示复杂概念。工程导向：每一章都附带了具体的工程案例分析，展示理论如何转化为实际解决方案。内容深度：本书不仅覆盖了经典的热力学内容，更深入至统计力学和分子动力学在宏观流体现象中的桥接作用。