Thermodynamics with EES Problems Disk pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:McGraw-Hill Science/Engineering/Math

作者:Kenneth Wark

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1998-09-12

价格:USD 128.75

装帧:Hardcover

isbn号码:9780075618140

丛书系列:

图书标签:

• 热力学
• EES
• 工程热力学
• 传热学
• 流体力学
• 能源
• 计算
• 理工科
• 大学教材
• 物理学

好的，这是一份关于一本名为《Advanced Engineering Fluid Dynamics and Heat Transfer: Principles and Applications》的图书简介，其内容与《Thermodynamics with EES Problems Disk》完全无关，且力求专业、详尽，无刻意为之的痕迹。 --- 《高级工程流体力学与传热学：原理与应用》 作者： [此处应填写虚构的资深教授/研究人员姓名] ISBN： [虚构的ISBN号] 概述 本书《高级工程流体力学与传热学：原理与应用》旨在为本科高年级学生及研究生提供一个全面、深入且注重实际应用的知识体系，涵盖了现代工程领域至关重要的流体力学与传热学两大核心学科。区别于基础课程侧重于基本守恒定律的推导和简化模型，本书致力于桥接理论基础与复杂工程问题的实际求解之间的鸿沟，强调对物理现象的深刻理解、数学模型的建立能力，以及利用现代计算工具进行分析的技能。 全书结构严谨，内容编排遵循从基础原理到高级应用、从定性分析到定量求解的逻辑顺序。它不仅复习和深化了不可压缩流、可压缩流、边界层理论、对流传热的各种模式（自然对流与强制对流）以及辐射传热的基础，更着重探讨了复杂几何体中的流动分离、湍流建模、多孔介质中的流动与传热，以及在极端条件下的传热机制。 本书的独特之处在于其对“工程思维”的培养。我们不满足于仅展示标准公式，而是深入剖析了这些公式的适用范围、限制条件以及在实际设计和故障分析中如何进行批判性应用。每一章节都辅以大量的、源自真实工程案例的例题，确保读者能够将所学知识直接应用于航空航天、能源系统、生物医学工程、微电子冷却等前沿领域。 核心内容详述 本书内容划分为四大核心模块，共计十六章： 第一部分：高级流体力学基础与分析（Chapters 1-5） 本部分重温并拓展了流体力学的基本控制方程——纳维-斯托克斯方程和连续性方程，将其置于更高阶的数学框架下进行分析。 第1章：流体力学方程的张量表示与微分形式 详细阐述了流场变量（速度、压力、密度）的张量描述，对雷诺输运定理进行了深入探讨，并以更严谨的方式推导了笛卡尔坐标系下的质量守恒和动量守恒方程。 第2章：无粘流理论的拓展与应用 重点回顾了欧拉方程，并深入研究了势流理论，包括二维流动的共形映射法（如茹科夫斯基变换）在翼型设计中的应用。此外，还探讨了涡旋动力学的基础，如环量定理和勃兰兹公式。 第3章：粘性流动的边界层理论 这是本模块的重点。从普朗特边界层概念出发，系统分析了层流边界层的展向与换层现象。详细推导并应用了普兰特-卡门积分方程（Prandtl-Karman Integral Equation）求解具有压力梯度的平板边界层。对边界层分离的物理机制、预示因子（Shape Factor）的意义进行了深入剖析。 第4章：可压缩流动的基本原理 本章聚焦于声速、马赫数、等熵流动以及绝热流动的概念。详细分析了正激波和斜激波的结构，并使用“$ heta$-$eta$-$M$”关系图对斜激波的几何特性进行定量预测。同时，本章也覆盖了管道中的气流效应，如管道的等熵膨胀和收缩过程中的摩擦损失（Fanno Flow）与热损失（Rayleigh Flow）。 第5章：湍流流动：统计描述与模型 鉴于湍流在绝大多数实际工程中的主导地位，本章系统介绍了湍流的统计特性，包括雷诺应力、平均化过程引入的附加项。详细对比了雷诺平均纳维-斯托克斯方程（RANS）的各种一维、二维和三维模型，重点解析了$k-epsilon$ 模型和$k-omega$ 模型的物理基础、应用局限性及其在剪切流中的表现。 第二部分：高级传热学：对流传热的深入分析（Chapters 6-10） 此部分将流体力学与传热学紧密结合，探讨流体运动对热量传递效率的决定性影响。 第6章：流体动力学与传热学的耦合基础 本章建立了能量方程的通用形式，并探讨了粘性耗散项和压力功项在高温或高速流动中的重要性。引入了彭斯莱-卡门相似性假设（Prandtl-von Kármán Analogy）和对流传热中的相似性分析方法。 第7章：强制对流传热：层流与湍流 针对管内流动和外部流动的特点，分别建立了努塞尔数（$Nu$）与雷诺数（$Re$）、普朗特数（$Pr$）的关系。重点讨论了流体物性变化对壁面热边界层厚度的影响，并应用爱肯纳兹（Aikeness）准则处理高热流密度问题。 第8章：自然对流：从平板到复杂几何体 详细分析了浮力驱动的流动，包括竖直平板、水平平板和圆柱体上的自然对流。深入研究了格拉晓夫数（Grashof Number）和雷利数（Rayleigh Number）对传热模式的控制作用，并介绍了垂直通道内的自然对流稳定性分析。 第9章：多孔介质中的流动与传热 该章是针对新兴领域的重点内容。介绍了达西定律（Darcy’s Law）的适用范围及其与Navier-Stokes方程的耦合方式（例如Brinkman修正项）。在传热方面，详细分析了颗粒（固体）相与流体相的双温模型（Two-Temperature Model）及其在热交换器和地热系统中的应用。 第10章：换热器设计与性能评估 超越基础的LMTD方法，本章引入了有效性-NTU法（Effectiveness-NTU Method），并详细推导了各种换热器类型（并流、逆流、错流）的NTU计算公式。着重讨论了换热器防污（Fouling）因素对性能下降的量化分析。 第三部分：辐射传热学与耦合效应（Chapters 11-13） 本部分独立处理电磁波在介质中的能量传递，并探讨其与对流的相互作用。 第11章：辐射传热基础：黑体与灰体辐射 从电磁理论基础出发，定义了辐射强度、辐射出射度、光谱辐射分布。详细阐述了斯蒂芬-玻尔兹曼定律，并重点分析了朗伯余弦定律和辐射交换因子（View Factor）的几何计算方法，包括对非凸表面的处理。 第12章：气体辐射与参与介质 处理了烟气、水蒸气等辐射性气体对热量的吸收与发射。介绍了平均自由程法和光程吸收系数法来处理气体辐射的复杂性，特别是针对非黑体气体的辐射特性。 第13章：辐射与对流的耦合分析 研究在高温燃烧室或再入大气环境中的传热现象。讨论了高焓流体中，辐射热流对壁面温度的反馈作用，以及如何通过修正的边界条件来求解耦合系统。 第四部分：数值方法与工程实践（Chapters 14-16） 此部分强调现代工程计算工具的应用，是理论向实践转化的关键桥梁。 第14章：计算流体力学（CFD）基础与离散化 本章侧重于对流体力学问题的有限体积法（FVM）的理解。详细介绍了压力-速度耦合算法，特别是SIMPLE 算法的迭代流程，以及不同插值格式（如QUICK, Power Law）在保证稳定性和精度的权衡。 第15章：传热问题的数值求解 专注于热扩散方程和对流-扩散方程的数值实现。探讨了瞬态问题的显式和隐式时间步进方案，并分析了网格质量、收敛标准和误差分析在求解传热问题中的关键作用。 第16章：复杂工程案例分析 通过三个深度案例研究，整合前述所有知识点： 1. 燃气轮机叶片的气膜冷却（Film Cooling）：结合了复杂边界层、强制对流和高温材料热应力分析。 2. 微通道热沉的优化设计：涉及高热流密度、高Pr数的强制对流以及表面辐射效应。 3. 地下油气管道的瞬态热损失模型：综合了土壤介质传导、自然对流以及管道内流体的对流传热。 适用对象 机械工程、航空航天工程、化学工程、土木工程专业的高年级本科生及研究生。 从事热管理、流体系统设计、环境工程、能源系统开发等领域的工程师和研究人员。 本书特色 1. 深度物理洞察力：超越公式记忆，侧重于边界层分离、湍流结构、辐射吸收路径等物理机制的深入探讨。 2. 严谨的数学基础：大量使用向量和张量分析，为进一步深入研究（如非牛顿流、非平衡态传热）打下坚实基础。 3. 面向应用的例题与习题：每章后附带大量的具有实际工程背景的习题，并提供详细的解题思路引导，而非仅是最终答案。 4. 计算工具的整合视角：清晰地说明了理论模型如何转化为商业CFD软件的输入参数，帮助读者成为更高效的计算使用者。

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这本书的讨论深度明显指向了理论物理或化学热力学的前沿领域，特别是在阐述统计力学与经典热力学如何完美对接时，给我留下了极为深刻的印象。作者没有满足于停留在麦克斯韦关系式的层面，而是深入探讨了微观粒子行为如何宏观地决定了系统的热力学性质，特别是对玻尔兹曼因子和配分函数的引入和解释，清晰地勾勒出了从微观到宏观的桥梁。这种对统计诠释的重视，使得热力学不再是仅仅关于能量守恒和熵增的经验法则，而是拥有了坚实的概率论基础。对我个人而言，最有启发性的是书中关于“信息热力学”的边缘性讨论，虽然篇幅不多，但它暗示了热力学边界的拓展方向，这种前瞻性是许多传统教材所不具备的。总的来看，这本书的整体风格是学术性极强、逻辑链条极其紧密，它挑战了读者对热力学概念的传统认知，鼓励读者进行更深层次的哲学和数学思考，而不是仅仅停留在解题的层面。

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这本书的装帧设计倒是挺下心思的，封面色彩搭配得很沉稳，一看就是那种能让人静下心来啃大部头的理工科教材。初次翻阅时，就被它清晰的章节划分和详尽的目录结构所吸引。文字的排版间距拿捏得恰到好处，使得即便是面对密密麻麻的热力学公式，视觉疲劳感也来得慢一些。当然，作为一本工具书，内容本身的质量才是重中之重。我发现作者在基本概念的引入上非常注重物理图像的构建，没有一上来就抛出一堆抽象的数学模型，而是先用生动的日常现象来打底，这对于初学者来说无疑是极大的帮助。例如，在讨论熵增原理时，书中引用了几个非常贴近生活的例子，使得原本高深莫测的概念瞬间变得立体和可感。不过，话说回来，这种循序渐进的风格在某些章节显得略微冗长，对于已经具备一定基础的读者来说，可能需要多一点耐心去略读那些基础回顾部分。总的来说，从物理层面的直观感受和书籍的物理形态来看，这本书在“可读性”的初级门槛上做得相当出色，给人一种“踏实”的感觉，像是陪伴你走过漫长学习旅程的可靠伙伴。

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我花了相当长的时间来研究这本书的理论深度和覆盖广度，尤其关注它在处理高级热力学分支时的方法论。不得不说，作者在处理复杂系统的平衡态和相变问题时，展现出了极其严谨的数学功底和清晰的逻辑推导能力。书中对于吉布斯自由能、勒让德变换等高等数学工具在热力学中的应用阐述得非常透彻，每一步推导都像是外科手术般精确无误，几乎找不到任何逻辑上的跳跃。这种深度对于研究生阶段的深入研究是极其宝贵的，它不仅仅告诉你“是什么”，更重要的是解释了“为什么会是这样”。我特别欣赏作者在引入拉格朗日乘数法来求解约束优化问题时所采用的案例，它有效地连接了理论与应用。然而，这种极致的严谨性也带来了一个副产品——对阅读者的先决知识要求较高。如果读者的微积分和线性代数基础不够扎实，那么在跟进某些高级章节时，会感到吃力，甚至可能被淹没在公式的海洋里，缺乏必要的物理直觉来锚定这些数学结构。因此，这本书更适合作为进阶参考书，而非入门读物。

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我在尝试用这本书中的知识去解决一些实际的工程案例时，体会到了其侧重于理论基础构建而非即时应用解决的倾向。书中的例题设计，虽然在数学上非常完美，往往服务于巩固某一特定原理的理解，比如精确计算绝热过程中理想气体的焓变。但是，当我试图寻找更贴近现代工程实践的、涉及复杂流体、非理想混合物或涉及控制体积分析的动态过程案例时，就感到有些力不从心了。似乎作者将大部分笔墨放在了如何理解和证明基本定律上，而将大量的工程计算模型和查表数据留给了配套的学习资源。这并非是说书中没有应用，而是应用的广度上有所欠缺，它更像是一个“热力学原理的博物馆”，而不是一个“工程应用工具箱”。对于那些希望快速上手进行设备设计或优化的人来说，这本书提供的理论基石无疑是坚实的，但他们可能需要额外补充大量的应用案例和工程手册来弥补这方面的空白。

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这本书在概念的定义和符号的使用上，表现出了一种近乎于“教条式”的一致性，这在多学科交叉的复杂领域中是极其难能可贵的品质。我对比了手中其他几本经典的、不同流派的热力学教材，发现它们在某些关键术语的界定时常存在细微甚至显著的差异，这在考试和实际工程应用中常常引发不必要的困惑。而这本著作则似乎建立了一套自己内建的、自洽的符号体系和术语库，并且全程保持了极高的忠诚度。无论你翻到哪个章节，对“状态函数”、“过程量”的区分始终是清晰明确的。这种规范化对于构建一个稳固的知识框架至关重要。举例来说，它对“热”和“功”在不同系统边界下的严格定义，甚至细化到了微观层面，展现了作者对热力学第一定律的深刻理解和坚持。这种对标准的严格遵循，使得你在引用书中的任何一个公式或定义时，都能获得极大的安全感，几乎不用担心其普适性和准确性。

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