Microgravity Two-Phase Flow And Heat Transfer pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Springer Verlag

作者:Gabriel, Kamiel S.

出品人:

页数:262

译者:

出版时间:2007-2

价格:$ 270.07

装帧:HRD

isbn号码:9781402051425

丛书系列:

图书标签:

• Microgravity
• Two-Phase Flow
• Heat Transfer
• Spacecraft Thermal Control
• Boiling
• Condensation
• Fluid Dynamics
• Heat Exchangers
• Phase Change
• Low Gravity

宇宙尺度下的流体力学与热力学：超越地心引力的极限挑战 本书简介 本书深入探讨了在微重力或零重力环境下，流体与热量传递所面临的独特物理现象、复杂机制及其工程应用。它并非聚焦于某一特定主题，而是提供了一个宏大且全面的视角，涵盖了从基础理论到尖端实验技术的广阔领域，专为研究空间探索、卫星系统、空间站生命支持、先进推进技术以及在轨道环境中进行材料科学实验的工程师和科学家设计。 第一部分：微重力环境下的流体物理基础 本部分首先建立理解在行星重力场缺失或显著减弱时，传统流体力学模型失效的原因和替代框架。我们将详尽阐述表面张力（或称界面张力）如何在无重力影响下，成为主导流体行为的关键因素。 1.1 界面现象的支配性作用： 毛细管力与润湿动力学： 详细分析Young-Laplace方程在曲率半径远大于重力影响下的适用性。探讨不同材料表面能如何决定液体的铺展、附着和聚集成球体的行为。我们引入了先进的表面形貌分析技术，用以预测和量化在微重力容器壁上的液膜厚度和稳定性。 接触角测量与动态接触线： 讨论在封闭系统和开放气液界面中，如何精确测量和模拟接触角随时间的变化。重点分析了在极低剪切应力下，接触线移动的微观机制，这对于燃料储存和冷却系统的有效性至关重要。 气泡与液滴的动力学： 在没有浮力驱动的情况下，气泡或液滴的迁移、聚并与破碎完全由界面张力梯度（Marangoni效应）或外部作用力（如振动、电场）决定。书中包含了对气泡在液体中上升或沉降的零重力替代模型的建立，以及如何通过控制界面张力梯度来操纵微小流体结构。 1.2 复杂流体行为的建模： 牛顿流体与非牛顿流体的行为差异： 考察高粘度流体（如聚合物溶液、熔融盐）在微重力下的流动特性。重点讨论了剪切增稠和剪切稀化效应在无重力条件下的表现，以及它们对搅拌和混合过程的影响。 多相流体的相间动量传递： 在缺乏重力导致的沉降或分层作用时，气-液、液-固、气-固等多种相的相互作用机制被重新审视。本书提出了改进的欧拉-欧拉和欧拉-拉格朗日模型，以更准确地预测微重力下的相间滑移速度和热交换效率。 第二部分：微重力下的传热机制与挑战 传热是空间技术中的核心问题。本书深入剖析了在微重力环境下，传统对流传热机制的削弱和辐射传热重要性的凸显。 2.1 自然对流的终结与强制对流的必要性： 浮力驱动的自然对流消失： 解释了温度梯度不再导致密度差异，从而消除了热边界层中的自然对流现象。讨论了这种效应如何导致局部过热（Hot Spots）的形成，尤其是在电子元件和加热器周围。 强制对流的优化设计： 详细分析了泵送、搅拌和外部振荡等机械手段引入的强制对流对提高传热性能的关键作用。设计了基于流体力学仿真工具的优化算法，以最小化泵功耗同时最大化热传递系数。 2.2 辐射传热的主导地位： 高真空和低压力的影响： 在外层空间，热量传递主要依赖于辐射。本书提供了精确计算不同表面材料（包括光谱选择性表面）在宽温度范围内的黑体和灰体辐射谱的计算方法。 复杂几何结构下的辐射交换： 针对卫星组件、散热器等复杂内部结构，引入了辐射视图因子（View Factor）的精确计算技术，尤其是在物体之间存在遮挡和吸收介质（如气体或尘埃）的情况下。 2.3 相变传热的新范式： 微重力下的沸腾与冷凝： 这是本书的重点之一。在微重力下，液体无法自然铺展或分散，导致成核位点（Nucleation Sites）的分布和活化发生根本性变化。我们详细分析了界面形貌对沸腾传热系数的影响，并探讨了使用微结构表面（如微通道、多孔介质）来诱导和控制沸腾过程的创新方法。 凝结过程的界面控制： 考察了无重力冷凝器中，蒸汽如何通过界面张力驱动的“铺展”或“收集”来凝结。引入了基于界面动力学的模型来预测冷凝液膜的厚度和再分布，这对空间站冷凝水收集系统的可靠性至关重要。 第三部分：实验技术与前沿应用 本部分将理论与工程实践紧密结合，介绍了用于研究这些现象的先进实验平台和技术，并展望了其在未来空间任务中的应用。 3.1 地面模拟技术与飞行实验平台： 地面低重力模拟： 评估了自由落体设施（如DROP Towers）和抛物线飞行（Parabolic Flights）的局限性和适用性。重点介绍了如何通过数据后处理技术，从地面实验中分离出重力效应和表面张力效应。 在轨实验操作与数据采集： 详细描述了空间站（如ISS）上微重力流体物理实验模块（Fluid Physics Experiments Racks）的配置、传感器技术（如高速光学成像、电阻层析成像、电导率探针）和数据处理流程。 3.2 关键工程应用案例分析： 空间推进系统： 讨论了低温推进剂（如液氢、液氧）在燃料箱中的“晃荡”（Sloshing）问题。重点分析了如何通过内部结构件（如挡板、毛细管导流装置）来管理气液界面，确保泵吸入口的液体供应稳定。 空间站热管理与环境控制： 研究了微重力下的冷凝水收集、水净化系统以及电子设备散热回路的设计。分析了利用毛细作用力驱动的无泵热循环系统的可行性和限制。 空间材料加工： 探讨了微重力对晶体生长、合金凝固和泡沫金属制造的影响。关注界面控制如何实现更高纯度、更均匀的材料结构，避免因重力引起的宏观偏析。 本书旨在为读者提供一个坚实的理论基础和实用的工程视野，以应对在地球重力环境之外，流体与热量传递所带来的复杂且迷人的挑战。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆