Transport Properties of Fluids pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Cambridge Univ Pr

作者:Millat, Jurgen (EDT)/ Dymond, J. H. (EDT)/ de Castro, C. A. Nieto (EDT)/ Castro, C. A. Nieto De (EDT

出品人:

页数:500

译者:

出版时间:2005-11

价格:$ 119.78

装帧:Pap

isbn号码:9780521022903

丛书系列:

图书标签:

流体传输性质
流体力学
传热学
传质学
热力学
工程流体
流体动力学
物理化学
化工工程
材料科学

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具体描述

This book describes the most reliable methods available for evaluating the transport properties, such as viscosity, thermal conductivity and diffusion, of pure gases and fluid mixtures. Particular emphasis is placed on recent theoretical advances in our understanding of fluid transport properties in all the different regions of temperature and pressure. In addition to the important theoretical tools, the different methods of data representation are also covered, followed by a section which demonstrates the application of selected models in a range of circumstances. Case studies of transport property analysis for real fluids are then given, and the book concludes with a discussion of various international data banks and prediction packages. Advanced students of kinetic theory, as well as engineers and scientists involved with the design of process equipment or the interpretation of measurements of fluid transport properties, will find this book indispensable.

深入流体力学与材料科学的交汇点：多相体系的输运现象探析本书《流体输运性质》的姊妹篇，致力于探索比经典单组分流体更为复杂、更具挑战性的多相体系中的输运现象。我们聚焦于界面现象、微观结构影响以及宏观行为之间的复杂耦合，为研究人员和工程师提供一个深入理解和精确预测复杂流体系统热力学和动力学行为的全面框架。本书的覆盖范围超越了对理想流体或简单混合物的研究，而是深入到那些在化工、能源、环境工程以及生物医学领域中具有关键应用价值的复杂体系。全书结构围绕以下几个核心主题展开：界面输运、多孔介质中的流动、反应与输运的耦合、以及非牛顿流体的特有行为。 --- 第一部分：界面输运的精细刻画在多相体系中，界面（如气液、液液、固液界面）是能量、质量和动量传递的主导区域。本部分将细致剖析这些界面上的微观机制。第一章：分子动力学视角下的界面能与扩散本章首先回顾经典热力学对界面张力的描述，并引入分子动力学（MD）模拟的方法论，用于解析亚纳米尺度上分子排列对界面结构的影响。重点讨论了：界面厚度和密度剖面：探究不同温度和压力下，异相分子间作用力如何塑造界面形态。界面弛豫时间与扩散系数的各向异性：阐明在接近界面的区域，分子如何表现出与体相显著不同的扩散速率和方向依赖性。特别关注溶质分子在乳液或泡沫结构中，由于空间限制导致的界面富集或排斥效应。 Marangoni效应的微观起源：从表面张力的局部梯度出发，解释梯度驱动的流动（Marangoni流）如何在微尺度上影响质量转移，这对于微反应器和表面涂覆技术至关重要。第二章：界面传热的非等温效应传统的传热学通常假设界面两侧温度梯度均匀，但本章深入研究了当界面两侧存在强烈温差或相变时，能量是如何被传递的。相界面上的热阻模型：建立考虑分子动理论的界面热导模型，用以修正传统的接触热阻概念。蒸发与冷凝的动力学：分析气液相变过程中，能量传递与物质相变速率之间的耦合关系。引入克努森数（Knudsen number）来区分连续流和过渡区的热输运机制，重点分析真空或低压条件下，蒸发速率的限制因素。电润湿与界面对流：探讨外部电场如何调控液滴的形状和界面流动，从而影响对流传热效率。 --- 第二部分：多孔介质与结构化材料中的流动对于渗透率和催化剂载体等应用，理解流体在复杂三维网络结构中的行为至关重要。本部分将从孔隙结构特征入手，建立宏观渗透模型。第三章：孔隙结构表征与渗透率的预测本章侧重于如何量化和利用材料的微观几何信息来预测宏观输运。孔隙度、比表面积与连通性：介绍气体吸附法、X射线计算机断层扫描（X-ray CT）等技术对孔隙网络拓扑结构的描述。讨论孔径分布对选择性吸附和分离性能的影响。达西定律的修正与适用范围：深入探讨在低雷诺数（粘滞主导）和高雷诺数（惯性效应显现）下，达西定律的局限性。引入Forchheimer方程，分析孔隙结构对压降的非线性影响。非均匀介质中的宏观扩散：针对具有梯度孔隙率的材料，开发有效介质理论（Effective Medium Theory, EMT）模型，以准确计算有效扩散系数，这在土壤科学和地热储层模拟中极为关键。第四章：多孔介质中的对流-扩散方程本章结合了流动（对流）和浓度梯度（扩散）的复杂耦合问题，重点关注污染物迁移和反应器的设计。时间尺度分离与“挂钩效应”（Sticking Effect）：讨论吸附或反应性溶质在多孔介质中传输时，由于滞留和释放过程导致的时空弥散（Hydrodynamic Dispersion）现象。对流限制的反应速率：在催化剂颗粒内部，反应速率往往受限于反应物向活性位点的扩散速度。本章详细分析了魏格纳-塞韦茨（Thiele Modulus）在描述内部扩散限制下的反应动力学中的应用，并讨论了如何通过优化催化剂粒径来最大化利用率。多孔介质中的相变：探讨在多孔结构内发生沸腾或冷凝时，气液界面的移动规律，这与热管性能和燃料电池的性能直接相关。 --- 第三部分：非牛顿流体的复杂输运行为许多工程流体（如聚合物溶液、泥浆、生物制剂）不遵循牛顿粘性定律，其剪切应力与剪切速率呈非线性关系。本部分专注于这些流体特有的动量和能量传递机制。第五章：广义粘性模型与剪切变异性本章介绍了描述非牛顿行为的主流本构方程，并分析这些方程如何影响动量传递。幂律模型与宾汉塑性模型：阐述了剪切增稠和剪切稀化流体的粘度变化规律，并讨论了它们在管道流动中的压力降计算方法。粘弹性流体的应力松弛：引入流变学本构方程（如Maxwell模型、Oldroyd-B模型），重点分析这些流体在加速或减速流动中出现的弹性记忆效应，如“吐出效应”（Die Swell）。非牛顿流体的热传递：讨论在剪切变稀体系中，由于粘性耗散导致的内部产热如何显著影响流体的温度分布，这可能导致流体失稳或降解。第六章：边界层与非牛顿流动的特殊效应在涉及固体表面的流动中，非牛顿特性会产生独特的边界层现象。非牛顿流体的换热系数：修正牛顿流体中使用的经典努塞尔数（Nu）关联式，建立考虑流变特性的修正努塞尔数，用以预测非牛顿流体在换热器中的传热性能。聚合物溶液中的减阻现象：深入研究微量添加的聚合物添加剂如何通过改变湍流近壁区的粘性子层结构来显著降低摩擦阻力。本章探讨了分子链在剪切场中的取向对湍流结构抑制的微观机理。电磁场与非牛顿流体的耦合输运：针对磁流变液（MR fluids）等智能材料，分析外部磁场如何通过改变内部粒子聚集结构，瞬间改变其宏观粘度和屈服应力，从而实现对动量传递的实时控制。 --- 总结与展望本书通过对界面物理、多孔结构几何学以及流变学非线性这三大复杂性来源的系统性分析，为读者提供了一个跨越多个尺度的综合性视角。理解这些输运性质的内在机制，是开发下一代高效分离技术、高性能能源设备以及精准生物输运模型的基础。本书旨在推动研究工作从现象描述迈向机理预测，为解决实际工程挑战提供坚实的理论工具。