ANSYS10.0热力学有限元分析实例指导教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业

作者:张国智

出品人:

页数:398

译者:

出版时间:2007-6

价格:56.00元

装帧:

isbn号码:9787111213383

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《工程热力学基础与应用教程》 内容概要： 本书旨在为读者提供坚实的工程热力学理论基础和全面的实际工程应用指导。全书共分十五章，内容涵盖了热力学第一、第二定律的深入探讨、热力学平衡与相变分析、气体和蒸汽性质的精确计算、热力学循环的优化设计，以及传热学、流体力学与热力学的综合应用。本书强调理论与实践的紧密结合，旨在培养读者运用热力学原理解决复杂工程问题的能力。 第一部分：热力学基础与定律 第一章：热力学基本概念与系统描述 本章详细阐述了热力学的基本概念，包括系统、边界、环境、状态量、过程、循环等。重点讨论了宏观热力学与微观统计力学的联系，并引入了热力学平衡态的定义。本章还对不同类型的热力学过程（如等温、等压、定容、绝热过程）进行了详尽的数学描述和图形表示，为后续章节的学习奠定基础。 第二章：热力学第一定律与能量守恒 本章深入探讨热力学第一定律，即能量守恒定律在热力学系统中的具体应用。详细分析了内能、功和热量的关系，特别是对体积功、轴功等形式的功进行了详细的推导和计算。书中通过大量的工程实例，如活塞式发动机的做功分析和热量传递的能量平衡，展示了第一定律在能量分析中的核心地位。 第三章：热力学第二定律与熵的概念 本章是热力学理论的核心之一。详细阐述了热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文-普朗克表述，并引入了熵（Entropy）这一关键状态量。通过卡诺循环的分析，揭示了热力学过程的不可逆性及其方向性。本章还讨论了等温压缩、绝热膨胀等过程的熵变计算方法，并引入了“最大有效性原理”。 第四章：热力学第三定律与绝对零度 本章简要介绍热力学第三定律，即绝对零度的不可达性。讨论了第三定律在确定物质绝对熵值方面的意义，并简要涉及了低温物理学中热力学方法的应用前景。 第二部分：热力学性质与物质方程 第五章：纯物质的热力学性质与状态方程 本章重点关注纯物质（如水、制冷剂）的热力学性质。详细介绍了水蒸气表（饱和水蒸汽表和过热蒸汽表）的查阅与应用。重点讲解了理想气体状态方程及其偏差分析，并引入了范德华、雷德利希-邝等真实气体状态方程，探讨了临界点附近的性质描述。 第六章：理想气体与非理想气体的性质计算 本章专注于气体工质的热力学计算。详细推导了理想气体的定容比热容 ($C_v$) 和定压比热容 ($C_p$) 的关系，并计算了气体混合物的平均分子量、定压比热容等混合参数。针对非理想气体，则侧重于利用压缩因子图和残余性质法进行性质修正和计算。 第七章：蒸汽与制冷剂的性质分析 本章聚焦于蒸汽动力循环和制冷循环中的关键工质——水蒸气和常见制冷剂（如R134a, R22）。通过P-v, T-v, T-s 图，直观展示了蒸汽的饱和过程和超临界区的性质变化，为化工和制冷工程师提供精确的物性数据支持。 第三部分：热力学循环与能量转换 第八章：蒸汽动力循环分析 本章系统分析了朗肯循环（Rankine Cycle）及其改进型，如回热、再热和朗肯-朗肯循环。详细讨论了锅炉、汽轮机、冷凝器和给水泵在循环中的功和热量传递分析，并评估了不同改进措施对循环效率的影响。 第九章：燃气轮机循环分析 本章着重讲解了布雷顿循环（Brayton Cycle）及其在航空发动机和固定式燃气轮机中的应用。分析了压缩机和涡轮机的可逆与不可逆过程，并探讨了热力学方法在提高燃气轮机效率（如增加涡轮进口温度和增加循环压力比）中的作用。 第十章：往复式内燃机循环 本章详细分析了奥托循环（Otto Cycle）和狄塞尔循环（Diesel Cycle）的热力学模型，重点讨论了火花点火和压缩点火过程的理想化假设与实际偏差。通过分析压缩比和热效率的关系，为发动机设计提供理论指导。 第十一章：制冷循环与热泵原理 本章介绍蒸汽压缩制冷循环的基本原理和构成，包括膨胀过程（节流或等熵膨胀）。详细分析了制冷系数（COP）的计算，并对反向布雷顿循环（用于深冷应用）进行了介绍。 第四部分：热力学与其他学科的交叉应用 第十二章：化学热力学基础与反应平衡 本章引入了化学热力学，讨论了吉布斯自由能（Gibbs Free Energy）的概念及其在判断化学反应方向和平衡状态中的作用。推导了等温等压下的平衡常数与热力学数据之间的关系，并涉及了电化学电池的热力学分析。 第十三章：传热学基本原理与热平衡 本章将热力学与传热学初步结合。系统回顾了导热、对流和辐射三种基本传热机理。重点讲解了稳态和非稳态导热问题，并结合热力学第一定律分析复合壁面的热阻和总传热系数。 第十四章：流体动力学与动量方程 本章简要介绍了流体动力学的基本概念，重点讲解了动量方程（牛顿第二定律在流体中的应用）。通过对管道流动和喷嘴、扩压器的分析，展示了能量方程（适用于流体）如何与热力学第一定律相结合，处理动能和焓的变化。 第十五章：热力学过程的不可逆性分析与㶲（Exergy） 本章深入探讨了热力学第二定律在实际工程中的高级应用——㶲分析。㶲，或称“有效能”，是对系统能量质量的衡量。本章详细讲解了㶲的定义、计算方法，以及通过㶲损失分析来识别和量化工程系统中的不可用功（即“火的损失”），从而指导系统优化设计。 本书特色： 理论深度与工程实用性并重： 理论推导严谨，并紧密结合实际工程案例（如锅炉、压缩机、制冷机设计）。 数据与图表丰富： 提供了大量的热力学性质图表和常用工质数据，便于读者进行实际计算。 强调系统思维： 贯穿始终地训练读者采用控制体方法分析能量和㶲的传递与转换。 结构逻辑清晰： 内容从基础定律到高级应用，层层递进，适合工科高年级本科生及研究生使用，也可作为工程技术人员的专业参考书。

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这本书的封面设计着实让人眼前一亮，那种深沉的蓝色调与金属质感的标题字体搭配，一下子就抓住了搞工程技术的读者的眼球。我记得我是在一个技术论坛上看到有人推荐的，当时正值我手头一个复杂的传热项目遇到了瓶颈，急需一个能提供扎实理论支撑和详实操作步骤的指南。翻开书后，首先映入眼帘的是清晰的目录结构，它不像一些教材那样将理论和实例割裂开来，而是巧妙地将ANSYS的强大功能与实际工程问题紧密结合。比如，书中对边界条件设置的讲解，不是简单地罗列菜单选项，而是深入剖析了不同物理场景下，比如绝热、对流换热、点热源加载等，应该如何精确地在软件中建模和输入参数，这一点对于我们这些追求仿真精度的工程师来说，简直是福音。而且，教程的语言风格非常务实，没有过多空泛的数学推导，直击痛点，每一个步骤都配有高质量的截图，手把手地教你如何从零开始搭建一个可靠的分析模型。说实话，光是学会如何正确划分网格，就已经帮我节省了大量调试的时间，这套书的价值远超其定价。

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要说这本书给我的最大收获，那就是构建了完整的“分析流程思维”。很多初学者往往在不同的分析模块之间迷失方向，不知道该先做几何清理，还是先设置材料属性。本书通过一系列结构化的案例，展示了一个完整的热力学有限元分析项目的生命周期：从问题定义、前处理（几何与材料）、求解设置（载荷与接触）、求解运行，到后处理与结果验证。这种流程化的引导，帮助我建立起一个清晰的工作框架。特别是后处理部分，它没有停留在简单的云图展示，而是详细介绍了如何提取关键截面的温度梯度、计算总热流率等定量指标，以及如何将这些结果与解析解或实验数据进行对比验证。这使得我的每一次仿真工作都变得有条不紊，极大地提升了项目交付的质量和可信度。它提供的不仅是ANSYS的操作指南，更是一套严谨的工程数值分析方法论。

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我是一个偏爱“实践出真知”的学习者，对于那种纯理论堆砌的书籍常常望而却步，总觉得看完后，动手能力没有丝毫提升。然而，这本书的叙事方式完全颠覆了我的固有印象。它仿佛一位经验丰富的前辈，带着你一步步走进复杂的有限元世界。尤其让我印象深刻的是关于非线性热分析的部分，以前总觉得这块是计算的“黑箱”，难以把握。这本书却用一个非常贴近实际应用的案例——比如考虑材料热物性随温度变化的工况——来贯穿整个章节，让你真切地感受到温度场如何影响材料的刚度和导热系数，以及软件内部是如何迭代求解的。作者对每个关键步骤的解释都极其到位，不仅仅告诉你“点这里”，更告诉你“为什么点这里”。这种深层次的逻辑构建，使得读者在遇到书中未涉及的、但原理相似的新问题时，也能做到心中有数，举一反三。它培养的不是操作员，而是能独立思考的分析师。

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让我从一个更宏观的角度来评价这本书的价值所在。在当前工程仿真领域，很多资源都集中在快速出图和结果展示上，而对“模型假设”的严肃性讨论则相对匮乏。这本书非常难得地花了大篇幅来探讨“物理模型的合理性”。例如，在处理对流换热时，作者不仅展示了如何输入对流系数，还深入讨论了自然对流和强制对流的适用界限，以及在特定几何形状下，有限元网格对流场计算精度的影响。这种对物理本质的尊重，是我认为这本书最宝贵的地方。它在教你使用工具的同时，也在不断提醒你，工具的输出结果的可靠性，最终取决于你对所模拟物理过程理解的深度。这是一种负责任的教学态度，确保读者不会盲目相信屏幕上的数字，而是能对仿真结果进行批判性评估。

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阅读体验上，这本书在细节处理上体现了极高的专业水准。首先是排版，字体大小适中，行距舒适，即便是长时间阅读也不会感到视觉疲劳。更关键的是，它对ANSYS界面的演变保持了一定的关注度，虽然核心原理不变，但对于软件特定版本中的一些细微界面调整也有所提及，这让手持不同小版本软件的用户也能顺利跟进。另外，书中穿插了一些“常见错误与排查”的小节，这些经验之谈简直是救命稻草！我记得有一次我的模型总是收敛失败，对着屏幕发呆了好久，最后翻到书中的一个角落，发现是我忽略了某个接触对的热边界条件的默认设置。这些看似微小的提示，实则凝结了作者无数次的试错经验，大大提升了学习效率和分析的鲁棒性。这本书的深度和广度，让它不只是一本入门手册，更像是一本可供参考的“工程计算红宝书”。

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