计算传热学的近代进展 (精装) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:陶文铨

出品人:

页数:495 页

译者:

出版时间:2000年06月

价格:78.0

装帧:精装

isbn号码:9787030759351

丛书系列:

图书标签:

• 传热学
• 计算传热
• 近代进展
• 工程热物理
• 数值分析
• 传热模拟
• 热传递
• 精装本
• 学术著作
• 高等教育

现代热力学与传热学前沿探索 内容简介 本书汇集了当代热力学与传热学领域最新的理论突破、实验技术与工程应用进展，旨在为研究人员、高级工程师及高年级本科生提供一个全面且深入的知识框架，以应对当前复杂系统中的热管理挑战。全书内容跨越了从基础理论的深化到尖端交叉学科应用的广阔范围，重点突出了多尺度、非平衡态以及智能热控方面的创新成果。 第一部分：基础理论的深化与拓展 本部分着重于对经典热力学和传热学基本原理的现代诠释与拓展，特别是针对宏观尺度与微观尺度耦合的复杂体系。 第一章：非平衡态热力学的新视角 本章深入探讨了远离热平衡态的系统行为，这是许多现代工程问题（如快速化学反应、极端温度梯度下的材料失效）的核心。内容涵盖了基于格林-久保公式的涨落热力学在纳米系统中的应用，以及耗散结构理论在自组织热流体现象中的描述。特别详细分析了不可逆过程的热力学，包括熵产生泛函的最小化原理在自然演化过程中的指导意义，为设计高效能热系统提供了理论基础。讨论了非线性动力学对热传递过程的调控作用，例如热扩散方程的奇异解及其物理意义。 第二章：统计力学的多尺度建模 本章聚焦于如何利用统计力学方法来连接分子层面的行为与宏观的输运特性。详细介绍了玻尔兹曼输运方程（BTE）在求解稀薄气体、界面热阻等问题中的改进算法，包括球谐函数展开法（Sn法）和有限元方法的融合。此外，重点讨论了介观尺度的热力学，如朗之万动力学在模拟布朗运动和热噪声中的应用，以及如何通过分子动力学（MD）模拟来精确计算材料的界面热导率，特别是晶体与非晶体界面的声子散射机制。 第三章：辐射传热学的量子化与计算方法 针对高能、高精度辐射换热需求，本章更新了经典辐射理论。引入了量子电动力学在描述黑体辐射光谱修正方面的最新成果，特别是在超材料和低维结构中的电磁波与物质的相互作用。计算方法方面，重点剖析了基于蒙特卡洛光子跟踪（MCTP）的复杂几何体辐射计算的效率优化，以及在半透明介质中（如高温等离子体或燃烧气体）光谱因子与非灰体模型的精确耦合技术。 第二部分：现代传热机制的突破 本部分深入研究了在特殊环境下或利用新材料所展现出的异常传热现象，这些是传统傅里叶定律难以完全描述的领域。 第四章：纳米尺度热流的调控 本章是全书的重点之一，聚焦于如何利用量子效应和界面现象来控制热流。详细阐述了声子（Phonon）的波粒二象性在热输运中的作用，包括声子波的干涉、衍射和局域化现象。讨论了热二极管（Thermal Diode）的设计原理，利用不对称势垒实现单向热流传输。重点剖析了热泵浦效应（Photonic Pumping）在热力学循环中的应用潜力，以及通过调控声子散射中心实现热导率的负反馈控制。对于二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）的热输运特性，提供了全面的综述和先进的测试技术。 第五章：微观流体与界面热阻 本章关注流体动力学与热输运在微通道和多孔介质中的耦合问题。详细分析了非牛顿流体在微尺度热交换器中的流动和传热特性，特别是微观边界层内的温度梯度畸变。对于固体-固体界面的热阻，引入了声子-电子耦合模型，解释了半导体异质结中热载流子的弛豫时间对界面热导的影响。此外，研究了蒸发冷却技术中的相变传热机制，包括微重力环境下的核化、生长与分离过程的精确数值模拟。 第六章：对流传热的复杂流动控制 本章探讨了如何利用外部场或结构设计来主动或被动地控制湍流和非定常对流。内容包括利用磁流体动力学（MHD）对导电流体的精确速度场调控，以及在微通道内引入纳米流体（Nanofluids）以增强宏观对流传热系数的机制。重点介绍了等离子体激励技术在边界层流动控制中的最新进展，以及如何利用智能表面结构（如仿生微结构）来诱导或抑制热边界层分离。 第三部分：交叉学科应用与智能热管理 本部分将前沿传热学理论应用于前沿技术领域，特别是在能源、信息技术和生物医学方面。 第七章：能源转换中的极端热管理 本章关注高效率能源系统的热设计。深入分析了热电材料的ZT值提升策略，重点在于如何通过结构工程实现声子波的有效散射而电子导电性的保持。详细介绍了斯特林循环的高温应用优化，特别是气-固反应流体中的热化学储能系统的建模。对于太阳能热电联产（CSP）系统，讨论了吸热器壁面在极高热流密度下的热应力分析与寿命预测模型。 第八章：信息技术与量子热力学 本章探讨了微电子冷却和信息存储中的热力学挑战。详细阐述了芯片级热点（Hotspot）的预测与实时消融技术，包括液冷、相变冷却的集成方案。在量子计算领域，分析了量子退火过程中的热噪声对计算保真度的影响，以及如何利用绝热方法实现接近理论极限的低温热力学循环。本章还讨论了自旋卡路里效应（Spin Caloritronics）在信息存储和传感中的潜在应用。 第九章：生物医学传热学与热疗 本章结合生物体内的复杂介质特性，探讨了传热学在生物医学工程中的应用。讨论了射频消融（RFA）和聚焦超声（HIFU）等热疗技术中非均质、各向异性组织的温度场精确模拟。特别关注了生物热传递的Pennes模型的修正，纳入了微循环的复杂性。此外，还探讨了生物相变材料（Phase Change Materials, PCMs）在药物控释和可穿戴热调节器件中的应用潜力，包括材料的选择标准和在生物体液环境下的稳定性研究。 全书结构严谨，图表丰富，理论深度与工程实用性并重，是热科学领域研究人员不可多得的参考资料。

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阅读这本书的体验，给我一种与时俱进的感觉，它似乎在努力弥合理论研究与工业实践之间的鸿沟。我最欣赏的是它对新型材料热物性建模的探讨，比如对于功能梯度材料（FGMs）和高熵合金在极端温度下的导热性能的描述，这在很多传统教材中是找不到的。我特别留意了其中关于微纳尺度热传输的章节，想看看它对布洛赫方程和玻尔兹曼输运方程的现代应用是否有新的见解。如果它能在这些章节中，对量子限制下的热导率、声子散射机制的最新实验发现有所呼应，那就太棒了。毕竟，在新能源和半导体散热领域，这些微观机制的理解直接决定了宏观性能的上限。我期待的不是对已成熟方法的重复介绍，而是对未来研究方向的敏锐洞察和前瞻性布局，引导读者思考下一个十年的热科学热点在哪里。

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总的来说，这本书的深度是毋庸置疑的，它更像是一本面向研究人员和高阶工程技术人员的参考手册，而不是一本面向本科生的入门教材。我花了时间去阅读其中关于不确定性量化（UQ）在传热学计算中的应用章节。这是一个非常热门且重要的方向，因为任何数值模拟都包含误差和不确定性。我期待书中能提供一套清晰的流程，如何将蒙特卡洛方法或概率加权方法有效地融入到瞬态热流计算中，并对结果进行可靠性评估。如果这本书能提供配套的伪代码或者算法流程图，那就更完美了。这种对计算严谨性和可靠性评估的重视，体现了作者对现代工程计算要求的深刻理解。它不是简单地告诉你“如何算”，而是告诉你“如何算得对，并且知道错在哪里”。

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这部书的装帧确实不错，拿到手上很有分量，硬壳的质感让人觉得内容也一定非常扎实。我本来是想找一本能系统梳理现代传热学理论发展脉络的权威著作，毕竟传统的教材在处理一些前沿的数值模拟方法和纳米尺度的热传输问题时，总感觉有些力不从心。这本书的封面设计简洁大气，印着“计算传热学”几个字，立刻就能抓住目标读者的眼球。我翻阅了一下目录，发现它涵盖了从经典的热传导方程到复杂的湍流模型，再到辐射换热的最新进展，这让我对它寄予了厚望。不过，阅读体验也因人而异，对于我这种更偏爱理论推导和数学物理基础的读者来说，期待它能在第一部分就建立起坚实的数学框架，而不是过早地陷入具体的工程应用案例。希望它能像一部经典的武功秘籍，从最基础的内功心法讲起，层层递进，最终让人领悟到传热学这座大厦的真正奥秘。 这种精装本的收藏价值也比较高，放在书架上，本身就是一种知识的象征。

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这本书的语言风格相对严谨，可以说是“硬核”得让人欲罢不能。我发现它在论述过程中，大量引用了近几年的顶级期刊论文，这使得全书的知识体系非常新颖和具有时效性。不过，对于初学者来说，可能门槛会略高一些。因为它似乎默认读者已经对基础的微分方程、热力学和流体力学有扎实的掌握。我个人更喜欢这种“直击要害”的叙事方式，它节省了反复铺垫基础概念的时间，可以直接进入到复杂模型的建立和求解过程。然而，我希望作者能在某些关键的物理图像的阐释上多花一些笔墨，比如在讨论非平衡态传热时，如何更直观地把握能量载流子（电子、声子）之间的能量交换速率，毕竟计算模拟的结果最终还是要回归到对物理本质的理解上。否则，我们只是在机械地求解一组方程，而失去了对热现象的深刻洞察力。

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坦白讲，这本书的排版和图表的清晰度比我预期的要好上不少。在涉及复杂的流体力学和多相流传热问题时，清晰的示意图和高质量的数值解可视化是理解难点的关键。我特别关注了其中关于有限元方法（FEM）和有限体积方法（FVM）在处理非均匀网格时的稳定性分析部分。有些著作在这里往往一笔带过，或者直接抛出结论，让读者自己去摸索背后的数值误差控制。而这本，我看到它对网格畸变对解的影响做了详细的论述，并通过对比图清晰地展示了不同离散格式的收敛速度差异。这对于一个经常需要进行高精度CFD仿真的工程师来说，简直是雪中送炭。我希望它能继续保持这种对细节的执着，尤其是在处理那些在实际工程中经常被忽略的边界层分离和热点预测方面，能够提供更加精细化的处理策略，而不是仅仅停留在教科书的层面。

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