Advances in Kinetic Theory and Continuum Mechanics pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Springer

作者:R. Gatignol

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:1991-07

價格:USD 79.95

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9780387539454

叢書系列:

圖書標籤:

• Kinetic Theory
• Continuum Mechanics
• Fluid Dynamics
• Transport Phenomena
• Mathematical Physics
• Non-Equilibrium Thermodynamics
• Rarefied Gas Dynamics
• Plasma Physics
• Computational Physics
• Applied Mathematics

《流體界麵動力學與相變理論》 內容簡介 本書深入探討瞭流體界麵動力學與相變理論的交叉領域，旨在為讀者提供一個全麵而深入的理解。我們聚焦於那些在微觀層麵由分子間相互作用主導，但在宏觀層麵又錶現齣連續介質特性的復雜現象。本書將理論模型、數值模擬與實驗觀測相結閤，旨在揭示流體界麵在不同條件下，如何影響相變過程及其宏觀行為。 第一部分：界麵現象的微觀基礎 本部分首先從分子動力學和統計力學的角度，審視流體界麵上的微觀結構和相互作用。我們將詳細闡述錶麵張力、潤濕性、吸附等基本界麵性質的起源，以及它們如何由分子間力的性質、濃度分布和環境因素決定。 第一章：液體界麵的分子理論 1.1 分子間相互作用勢模型： 介紹LJ勢、Yukawa勢等常用模型，探討它們在描述不同液體體係中的適用性。 1.2 錶麵張力的統計力學計算： 詳細推導錶麵張力的精確錶達式，討論與平衡態和非平衡態相關的計算方法。 1.3 液體界麵的構效關係： 分析分子結構、極性、氫鍵等因素如何影響錶麵性質，例如錶麵活性劑的作用機製。 1.4 界麵寬度與分子擴散： 探討界麵處的密度和組分分布，以及分子在界麵區域的動力學行為。 第二章：固-液界麵的潤濕現象 2.1 潤濕角的理論模型： 介紹Young方程及其局限性，探討Wenzel和Cassie-Baxter模型在解釋超疏水和超親水錶麵的應用。 2.2 固-液相互作用的微觀描述： 分析範德華力、靜電力、氫鍵在潤濕過程中的作用，以及錶麵粗糙度和化學改性對潤濕性的影響。 2.3 動態潤濕： 討論液體接觸綫前進和後退時的動力學行為，例如接觸綫滯後現象及其原因。 2.4 界麵自由能的測量與調控： 介紹測量界麵自由能的實驗技術，以及如何通過錶麵處理調控潤濕性。 第二部分：界麵動力學過程 本部分將聚焦於流體界麵在運動過程中的行為，包括界麵的形成、演化、破裂以及與流動的相互作用。我們將深入分析這些動力學過程的機製，並探討其在相變過程中的關鍵作用。 第三章：界麵張力梯度驅動的流動（Marangoni效應） 3.1 Marangoni效應的物理機製： 詳細闡述錶麵張力梯度如何引起界麵流動，以及其與溫度、濃度、組分梯度的關聯。 3.2 Marangoni流動在相變中的作用： 分析Marangoni效應在液滴蒸發、膜形成、相分離等過程中的放大或抑製作用。 3.3 動態Marangoni效應： 討論界麵變化引起的動態Marangoni效應，以及其在動態過程中的復雜行為。 3.4 實驗觀測與模擬研究： 介紹利用乾涉儀、粒子圖像測速（PIV）等技術研究Marangoni效應，並討論數值模擬方法。 第四章：液滴、氣泡的動力學行為 4.1 液滴/氣泡在流場中的運動： 討論粘性力和錶麵張力在液滴/氣泡運動中的作用，例如形變、破碎和聚並。 4.2 界麵變形與破碎的臨界條件： 分析導緻液滴/氣泡破碎的流體力學和錶麵張力因素，例如Ohnesorge數、Weber數。 4.3 界麵粘彈性： 探討高分子等物質在界麵上形成的粘彈性膜對液滴/氣泡動力學行為的影響。 4.4 界麵波與不穩定性： 分析界麵上的各種不穩定現象，例如Rayleigh-Taylor不穩定性、Kelvin-Helmholtz不穩定性，及其在相變過程中的意義。 第五章：界麵質量與動量傳遞 5.1 界麵擴散與傳質： 討論在界麵兩側發生的擴散過程，以及錶麵吸附/解吸對傳質速率的影響。 5.2 界麵上的動量交換： 分析界麵剪切力與界麵張力梯度對流體運動的影響，以及粘性邊界層在界麵附近的形成。 5.3 界麵反應動力學： 探討在界麵上發生的化學反應，以及界麵結構和動力學對其反應速率的影響。 5.4 傳熱過程中的界麵效應： 分析界麵在蒸發、冷凝、相變過程中對傳熱效率的影響，例如相變潛熱的釋放與吸收。 第三部分：相變過程中的界麵現象 本部分將深入探討流體界麵在各種相變過程中所扮演的關鍵角色，以及界麵動力學如何影響相變的速率、形貌和最終産物。 第六章：氣-液相變：蒸發與冷凝 6.1 蒸發與冷凝的微觀機製： 從分子角度解釋蒸發和冷凝的動力學過程，以及錶麵能和分子動能的作用。 6.2 界麵傳質與傳熱的耦閤： 分析蒸發/冷凝過程中傳質和傳熱速率的相互影響，以及Marangoni效應的參與。 6.3 沸騰與結霜： 探討在更復雜的相變過程中，例如核沸騰、膜沸騰以及結霜過程中的界麵行為。 6.4 錶麵結構與相變性能： 分析微觀錶麵結構（例如多孔結構、納米結構）如何影響蒸發、冷凝的效率和性能。 第七章：液-液相變：相分離與乳化 7.1 相分離的界麵動力學： 探討自發相分離過程中界麵形的形成、增長和閤並，以及Cahn-Hilliard理論的應用。 7.2 乳液的界麵穩定性： 分析錶麵活性劑在穩定乳液中的作用，以及界麵吸附層對液滴聚並的抑製機製。 7.3 界麵聚閤物在相變中的作用： 探討聚閤物鏈在界麵上的吸附和構象變化如何影響相分離和乳液穩定性。 7.4 界麵重構與相變： 分析在相變過程中，界麵附近的分子如何自發重排以降低界麵能。 第八章：固-液相變：溶解、結晶與熔化 8.1 溶解過程中的界麵動力學： 探討固體錶麵溶解速率的依賴性，以及界麵擴散和錶麵擴散的作用。 8.2 結晶成核與生長： 分析晶核的形成機製，以及界麵能和過飽和度對結晶動力學的影響。 8.3 界麵在熔化過程中的作用： 討論熔化過程中固-液界麵的演化，以及相變潛熱的傳遞。 8.4 晶體生長中的形貌控製： 探討如何通過調控界麵條件來控製晶體的生長形貌和尺寸。 第四部分：前沿與應用 本部分將展望流體界麵動力學與相變理論的未來發展方嚮，並介紹該領域在諸多工程和科學領域的廣泛應用。 第九章：界麵現象的數值模擬方法 9.1 分子動力學模擬： 介紹利用MD模擬研究界麵微觀結構和動力學的方法，及其在小尺度係統中的優勢。 9.2 介觀尺度模擬： 探討相場法、格子玻爾茲曼法等介觀模擬方法在處理復雜界麵動力學問題中的應用。 9.3 宏觀尺度模型： 介紹基於連續介質力學和熱力學理論的宏觀模型，以及其在工程應用中的普適性。 9.4 多尺度模擬策略： 討論如何結閤不同尺度的模擬方法，以解決復雜的多尺度問題。 第十章：交叉學科應用領域 10.1 生物醫學工程： 探討細胞膜動力學、蛋白質摺疊、藥物遞送等生物過程中的界麵現象。 10.2 材料科學： 分析納米材料的製備、錶麵改性、塗層形成等過程中界麵的作用。 10.3 能源與環境： 探討燃料電池、太陽能電池、水處理膜等技術中相變與界麵的優化。 10.4 食品科學與工程： 分析食品加工過程中的乳化、起泡、結晶等與界麵相關的過程。 本書旨在為從事相關領域研究的學者、工程師以及高年級本科生和研究生提供一個堅實的理論基礎和豐富的案例參考。通過對流體界麵動力學與相變理論的深入剖析，我們期望讀者能夠更好地理解和預測自然界和工程技術中的復雜現象，並為相關領域的創新發展提供新的思路。

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