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出版者:中国石化

作者:侯凌云，侯晓春编

出品人:

页数:345

译者:

出版时间:2002-8

价格:60.00元

装帧:

isbn号码:9787801642547

丛书系列:

图书标签:

• 喷嘴
• 喷涂技术
• 流体控制
• 工业应用
• 机械设计
• 材料科学
• 表面处理
• 喷淋系统
• 工程技术
• 设备维护

复杂流体动力学与新型传热系统的设计原理 ——一本深入探索非牛顿流体行为、湍流控制、以及微尺度换热界面工程的权威著作 导论：挑战传统流体力学边界 本书旨在为高级工程师、研究人员和专业技术人员提供一个全面、深入的视角，以应对当前工业领域中最为复杂的流体动力学和传热挑战。随着材料科学和精密制造技术的飞速发展，传统基于牛顿流体和稳定流动的分析模型已难以准确预测和优化现代系统，例如高效能反应器、生物医学设备和下一代能源转换系统。本书聚焦于那些跨越传统学科界限的前沿领域，特别是针对非理想介质的行为建模、极端条件下的动量和能量输运，以及如何通过结构创新实现跨尺度的性能提升。 第一部分：非牛顿流体的本构方程与应用建模 第一章：广义粘性理论与流变学基础 本章首先回顾了牛顿流体的本构关系，并在此基础上系统性地引入了剪切速率依赖性流体（如高分子溶液、悬浮液、泥浆）的流变学基础。我们将深入探讨幂律模型（Power Law）、宾汉塑性模型（Bingham Plastic）以及粘弹流体（Viscoelastic Fluids）的适用场景和参数辨识方法。重点内容包括： 广义粘度函数的数学描述： 探讨复杂流体中应力张量与应变率张量之间的非线性关系，特别是引入了时间依赖性和历史效应。 稳态与瞬态流变测量： 分析旋转流变仪、毛细管流变仪在不同剪切速率下的测量误差来源及数据修正技术。 流体模型在数值模拟中的实现： 详细阐述如何将这些复杂的本构方程（如Carreau-Yasuda模型）耦合到有限体积法（FVM）和有限元法（FEM）的求解器中，并讨论网格划分对求解稳定性的影响。 第二章：非牛顿流动的动量守恒与边界层分析 本章将应用第一章建立的本构关系，分析非牛顿流体在管道、通道和复杂几何体中的流动特性。 压力梯度与剪切速率剖面： 针对层流和湍流状态，推导和计算不同非牛顿流体的速度剖面解析近似解，特别是针对环形通道和非圆形截面的修正方法。 摩擦阻力与修正的达西-魏斯巴赫公式： 发展适用于高剪切速率和低剪切速率区域的摩擦系数关联式，并对比传统牛顿流体模型的偏差。 边界层分离与再附着： 探讨非牛顿性（尤其是拉伸粘度效应）对物体绕流时边界层分离点的影响，以及如何利用这些特性来控制气动或水动力性能。 第二部分：湍流结构与动量/能量耦合效应 第三章：高雷诺数流动中的结构性湍流控制 本章聚焦于如何理解和驾驭高雷诺数下的复杂湍流现象，特别是那些在大型工业设备中普遍存在的流动不稳定性。 大涡模拟（LES）的先进建模： 深入探讨亚网格尺度（SGS）模型的最新发展，特别是针对具有强非线性项（如化学反应或相变）的流场，如何精确地捕捉能量级串。 主动与被动流向控制技术： 详细分析基于等离子体激励器、吹吸（Suction/Blowing）以及微结构表面纹理（Riblets, Riblets-like structures）对湍流边界层分离抑制和阻力减小的作用机理。 统计分析与时空特性： 应用Proper Orthogonal Decomposition (POD) 和Dynamic Mode Decomposition (DMD) 技术，从实验和数值数据中提取主导的涡旋结构和流动模态，为系统优化提供物理依据。 第四章：辐射传热与多相流动的耦合分析 在极端温度和高辐射环境中，辐射换热与对流换热的耦合效应至关重要。 非等温流体中的辐射模型： 介绍离散坐标法（Discrete Ordinates Method, DOM）和P-N近似法在求解复杂介质（如烟气、等离子体）中辐射传输方程的应用，并讨论吸收、散射和发射的各向异性处理。 气液/固液两相流动的界面输运： 聚焦于气泡动力学、液滴破碎与聚并过程（Coalescence and Breakup），以及颗粒物在强剪切场中的运动轨迹预测。 热力学不平衡模型的建立： 针对快速相变过程（如蒸发冷凝），探讨如何建立考虑相间速度和温度差异的多组分热力学模型，以准确预测界面热流密度。 第三部分：微纳尺度下的传热界面工程 第五章：微通道内外的热流密度调控 本部分转向微观尺度，探讨在极高热流密度（如电子冷却、微反应器）下，界面物理如何决定整体传热效率。 润湿性与接触角动力学： 分析表面粗糙度、表面能梯度（Marangoni效应）如何影响液体在微结构表面的铺展行为，并引入动态接触角的瞬态模型。 电子冷却中的微尺度相变： 深入研究微/纳结构对核化（Nucleation）过程的影响，包括微型鳍片、凹坑阵列上的泡核密度和破裂频率。 表面等离子体激元（Plasmonics）增强的辐射吸收： 介绍如何利用纳米材料（如金、银）的局域表面等离子体共振（LSPR）效应，精确调控材料在特定波长范围内的吸收光谱，实现选择性加热。 第六章：材料结构对输运性能的内在影响 本章侧重于材料本身的微观结构如何调控热导率和质量扩散系数。 多孔介质的有效导热系数： 建立考虑孔隙度、孔隙形状和固-流界面接触热阻的介观模型（如Hashin-Shtrikman界限），用于预测烧结金属、泡沫材料的有效热导率。 界面处的声子散射机制： 在固体材料中，分析晶界、缺陷和尺寸效应如何影响热载流子（声子）的平均自由程，从而揭示超材料在热管理中的潜力。 化学反应速率与催化剂孔隙结构： 讨论在微观尺度下，扩散限制（Mass Transfer Limitation）如何成为影响多相催化反应速率的关键因素，并介绍反应器设计中“有效因子”的精确计算方法。 结论：面向未来的跨学科集成 本书的最终目标是提供一套完整的工具箱，使读者能够从第一性原理出发，建立起对复杂流体、多相耦合以及界面效应的深刻理解。通过对非牛顿本构、湍流模化、以及微纳尺度传热机理的系统性阐述，本书为下一代高效率、高可靠性流体系统和热管理解决方案的设计奠定了坚实的理论基础。

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说实话，我对技术手册通常抱有一种敬而远之的态度，总觉得它们要么过于晦涩难懂，要么就是陈旧的资料堆砌。然而，这本关于喷嘴技术的著作完全颠覆了我的认知。它的叙述方式极为精炼和精准，仿佛每一句话都是经过了无数次工程验证的提炼。我是一个侧重于维护和故障排除的工程师，我们部门经常面对老旧设备中喷嘴堵塞或磨损导致的性能下降问题。这本书中的“故障诊断与预防性维护”部分，简直是为我们量身定制的。它没有仅仅停留在“清洁”或“更换”这种初级建议上，而是深入探讨了流体中杂质的临界粒径与喷嘴材料的抗侵蚀性之间的关系，并提供了一套基于声波检测的非侵入式磨损评估流程。更令人称道的是，它还涵盖了新兴的陶瓷基和超硬合金喷嘴在极端温度和腐蚀性环境下的应用案例，这对于我们未来升级设备提供了坚实的理论支撑和前瞻性的参考。阅读体验上，图表的清晰度和数据的可靠性都达到了行业顶尖水平，绝对是工具书中的典范。

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我以一个刚刚接触精密流体控制领域的研究生的角度来看待这本书，它提供的价值是无可估量的。起初，我对“等温膨胀效应在超音速喷射中的影响”这类概念感到非常头疼，教材上的解释总是那么的理论化，缺乏直观性。但是，这本书的作者似乎深谙如何将复杂的物理现象“可视化”。他们大量使用了三维计算流体力学（CFD）的模拟结果图，清晰地展示了流体在经过收敛段、喉部和扩张段时的压力梯度和速度场变化。特别是关于边界层分离和二次流动的章节，作者不仅解释了现象，还提供了如何通过优化喷嘴的入口圆角半径来有效抑制这些不利效应的具体参数范围。对于我这种需要进行基础研究和模型构建的人来说，这本书提供了一套扎实且高度可验证的基准模型。它就像一个经验丰富的老教授，手把手地引导你从最基础的控制体积分析，一步步走向复杂的非等熵流动模拟，极大地加速了我的学习曲线。

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从一个纯粹的材料科学和制造工艺的角度来看待这本手册，我发现了其深层次的价值。传统观点认为喷嘴技术主要集中在流体力学优化上，但这本书的后半部分，完全聚焦于“如何制造出能长期稳定运行的喷嘴”这一核心议题。它对不同制造方法的优劣势进行了细致的比较，不仅仅是常见的CNC加工，还扩展到了电火花加工（EDM）和激光烧结技术在微纳尺度喷嘴制造中的应用潜力。书中关于“喷嘴喉部表面粗糙度对空化现象的影响”的论述尤其深刻，它量化了不同抛光工艺对高压水射流喷嘴寿命的延长作用。更让我感到惊喜的是，它讨论了特定合金（如哈氏合金C-276和钨碳化物）在不同介质（酸性、碱性、含固体颗粒）中的长期腐蚀速率模型，这极大地帮助我们优化了采购规格和库存策略。这本书真正做到了从设计蓝图到物理实现的全流程覆盖，是一部不可多得的、面向制造实践的权威指南。

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作为一名负责质量控制和流程标准化的管理者，我关注的重点在于如何将技术规范转化为可执行的SOP（标准操作程序）。市面上很多技术资料在“理论”和“实际车间操作”之间存在巨大的鸿沟，但这本书巧妙地架起了这座桥梁。它在描述了各种喷嘴类型（如实心锥形、空心锥形、扇形、冲击式）的理论性能曲线后，紧接着就提供了针对这些性能指标的实际检测方法和验收标准。我特别欣赏其中关于“喷雾角测量误差分析”的章节，详细对比了光学散射法和高速成像法在不同工作距离下的优劣，并给出了校准流程。这使得我们的质检部门能够立即采纳一套更科学、更一致的喷嘴出厂检验标准。这本书不再仅仅是一本供工程师阅读的参考书，它已经成为我们制定跨部门技术标准和培训新员工的权威性参考文件。它将技术细节转化为可量化的、可审计的工程指标，这是极其宝贵的。

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这部手册简直是工业设计领域的“圣经”！我最近在负责一个高精度流体控制系统的项目，遇到了一系列关于喷嘴选型和性能优化方面的棘手难题。传统的经验法则在面对我们这次超低粘度介质的高速喷射需求时显得力不从心。这本书的出现，就像是在迷雾中点亮了一盏指路明灯。它不是那种只会泛泛而谈的理论书籍，而是真正深入到了流体力学、材料科学与实际加工精度的交叉点。我尤其欣赏其中关于“剪切速率对雾化颗粒大小分布影响的量化分析”那一章节，作者通过大量的实验数据和精密的数学模型，清晰地展示了不同喷嘴几何形状（比如孔径比、文丘里效应区长度）如何直接影响最终的喷射效果。读完后，我对如何根据流体的雷诺数和韦伯数来反向设计喷嘴内部通道的复杂性有了全新的认识。这本书真正教会我的，是如何把抽象的流体动力学原理，转化为可操作、可预测的工程实践，这对于提升我们产品一致性和降低废品率至关重要。它提供的不仅仅是知识，更是一套解决复杂喷射系统问题的系统性思维框架。

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TB4/37 苏图 自科(主馆四楼) 1 TB4/37 苏图 外借(主馆一楼) 1 第三章，P61-133，液态工质机械雾化喷嘴可以看看，第五章，P200-252，喷嘴的关键技术可以看看，其余无用

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