Turbulent Buoyant Jets and Plumes (HMT--the science & applications of heat and mass transfer) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Pergamon Pr

作者:

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1982-07

价格:USD 50.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780080264929

丛书系列:

图书标签:

• Turbulent Jets
• Buoyant Plumes
• Heat Transfer
• Mass Transfer
• Fluid Dynamics
• Convection
• Computational Fluid Dynamics
• Environmental Fluid Mechanics
• Industrial Applications
• Thermal Engineering

流体力学与传热的基石：深入理解边界层理论与湍流现象 第一章：流体动力学基础与粘性流动的核心 本书聚焦于经典的流体力学理论，特别是对粘性流体内部运动规律的深入剖析，旨在为读者建立坚实的理论框架，以应对复杂的工程问题。我们从牛顿流体的本构关系出发，系统地阐述了应力、应变率以及流体粘性系数的物理意义，这是理解所有内部摩擦效应的起点。 1.1 纳维-斯托克斯方程的构建与简化 我们将详细推导描述不可压缩牛顿流体运动的纳维-斯托克斯（Navier-Stokes）方程组。这一过程将严格区分惯性力、压力梯度力和粘性力。随后，我们探讨在特定物理条件下，这些方程如何被简化，例如，对于非常缓慢或高度层流的流动，引入斯托克斯流动（Stokes Flow）的近似，并讨论其适用范围。 1.2 边界条件与流场解析 流体力学问题的求解高度依赖于对边界条件的精确描述。本章着重讨论无滑移边界条件（No-Slip Condition）在固体壁面上的应用，以及流体-流体界面的处理方法。通过分析典型的几何构型，例如平板上的流体流动，我们将引入雷诺数（Reynolds Number）作为判定流动状态的关键无量纲参数。 1.3 经典层流分析 我们将详细解析两种重要的经典层流问题： 圆管内牛顿流体的泊肃叶流（Poiseuille Flow）： 推导速度剖面、流量与压降之间的精确关系，并讨论该模型在管道输送中的实际意义。 平板上的伯格斯-普朗特（Blasius-Prandtl）边界层理论： 这是理解粘性效应如何局部化的核心。我们将构建并求解边界层方程，确定名义边界层厚度的增长规律，并计算壁面摩擦阻力系数。该部分将强调动量积分法的实用性与局限性。 第二章：湍流的统计描述与结构解析 湍流，作为流体力学中最普遍、同时也是最难精确描述的现象，需要从统计和非定常的角度进行审视。本章将避开对浮力驱动的、非均匀密度场中射流或羽流的专门讨论，而是将重点放在均匀剪切流动中湍流的内在结构。 2.1 湍流的本质与雷诺分解 我们引入雷诺平均（Reynolds Averaging）方法，将瞬时速度场分解为平均速度和脉动速度两部分。这一分解导致了著名的雷诺应力项的出现，这是湍流建模的根本挑战。我们将详细探讨湍流脉动的特征，如涡量场的随机性、能量级的传递（从大尺度涡到小尺度耗散）。 2.2 湍流输运与雷诺应力模型（RANS的通用理论） 为了封闭雷诺方程组，我们需要引入湍流模型。本章将主要阐述基于“涡粘性假说”（Eddy Viscosity Hypothesis）的经典模型： 零方程模型（如代数模型）： 基于局部平衡假设，用于简单流动预测。 一阶模型： 重点解析 $k-epsilon$（湍流动能与耗散率）模型的基础方程。我们探讨湍流动能的产生、输运和耗散过程，以及湍流粘性的计算方式。 二阶模型（如$k-omega$模型）： 讨论该模型在近壁面处理上的优势，及其如何通过求解额外的输运方程来更准确地捕捉湍流的各向异性。 2.3 湍流边界层与速度剖面 在湍流状态下，靠近壁面的速度分布不再是抛物线或对数关系，而是展现出不同的区域结构。我们将详细分析湍流边界层内部的三个关键区域： 粘性底层（Viscous Sublayer）： 粘性效应主导的区域，速度近似线性增长。 缓冲层（Buffer Layer）： 粘性与湍流剪切力相互作用的过渡区域。 对数律层（Logarithmic Law Region）： 速度剖面遵循普朗特-卡门（Prandtl-Karman）的普遍对数律。 我们将推导并应用这些经验/半经验关系来计算湍流摩擦系数，并将其与层流情况进行对比。 第三章：传热的物理机制与导热、对流的耦合 本章转向热量传递的物理机制，侧重于在具有粘性和流动性的介质中，导热与对流换热如何相互作用。 3.1 能量方程的建立与无量纲化 在流体动力学控制方程的基础上，引入能量方程，描述温度场的演变。我们将讨论热容、热扩散率的概念，并引入描述对流换热强度的皮克莱特数（Péclet Number）和描述温度梯度在边界层内分布的努塞尔数（Nusselt Number）。 3.2 层流对流换热：充分发展流动的解析解 对于管内或通道内的层流，我们将求解充分发展的速度场与温度场之间的耦合问题： 恒壁温（Isothermal Wall）与恒热流（Isoflux Wall）条件： 针对这两种典型边界条件，推导流体温度剖面的解析解。 平均对数温差（LMTD）： 介绍如何使用LMTD方法处理换热器中的温度变化，并讨论其适用前提。 3.3 湍流对流换热的经验模型 由于湍流中热量和动量的混合作用，完全解析湍流对流换热非常困难。本章将侧重于介绍和应用成熟的经验关联式： 迪特斯-斯泰斯（Dittus-Boelter）方程： 针对管内湍流换热的经典应用，讨论其适用范围（如流体物性变化不大的情况）。 申克（Sieder-Tate）修正： 讨论当流体物性（如粘度）随温度变化显著时，如何修正经验关联式以提高预测精度。 本章的重点在于理解湍流如何通过增强混合作用，极大地提高对流传热系数，并掌握工程上常用的计算工具和方法的适用性边界。本书致力于提供一个扎实的、不涉及复杂浮力效应的流固耦合传热基础框架。

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作为一名对热量和质量传递过程充满好奇的学生，这本书为我打开了一个全新的视野。在课堂上，我们虽然接触过一些基础的传热传质概念，但对于像浮力射流这样复杂的流动现象，一直缺乏一个系统深入的理解。《Turbulent Buoyant Jets and Plumes》这本书，以其详实的数学推导和丰富的实例，弥补了这一不足。我尤其被书中关于湍流混合过程的讨论所吸引，作者详细阐述了湍流扩散、涡扩散等机制在能量和质量传递中的作用，这对我理解许多自然现象和工程应用都有着重要的启发。

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我是一位长期从事流体工程研究的工程师，多年来一直在寻找一本能够系统性地阐述湍流浮力射流和羽流的书籍，而《Turbulent Buoyant Jets and Plumes》无疑满足了我的需求。这本书的结构设计非常合理，从基础理论到高级应用，循序渐进，让读者能够逐步建立起完整的知识体系。我特别喜欢书中对实验数据和数值模拟结果的呈现方式，它们不仅验证了理论模型，还为我们提供了直观的理解。作者在解释各种现象时，总是能够抓住核心的物理机制，并将其清晰地传达给读者。书中关于射流核心区、混合区和衰减区的划分以及各区域的特性描述，都非常到位，为后续的分析打下了坚实的基础。

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我是一名工业界的工程师，主要负责某些化学反应器的设计和优化。在工作中，我经常会遇到与浮力射流和羽流相关的流动现象，例如反应物在容器中的混合、热量的传递以及反应产物的扩散等等。《Turbulent Buoyant Jets and Plumes》这本书为我提供了非常宝贵的参考。书中关于射流的稳定性和失稳模式的讨论，对我理解反应过程中可能出现的各种不稳定现象提供了理论指导。此外，书中关于射流与周围介质相互作用的分析，也让我能够更好地预测和控制反应过程中的能量和质量传递效率，从而优化反应器的设计。

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这本书的写作风格非常独特，它既有学术著作的严谨性，又具备科普读物的可读性。作者在解释复杂概念时，会采用类比、形象的比喻等方式，让读者更容易理解。我尤其喜欢书中对不同流动模式的描述，比如层流射流、湍流射流、受限射流等等，这些描述都非常生动形象，能够帮助读者在脑海中建立起清晰的流动图像。此外，书中对各种实验技术的介绍，也让我对如何研究和测量这些复杂流动有了更深入的了解。

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这本书对于理解自然界和工程应用中的许多现象至关重要。想象一下，火山爆发时炙热的岩浆如何与大气相互作用，或者工厂排放的废气如何在空气中扩散，这些都可以通过书中的模型来解释。作者不仅关注了理论的深度，还非常注重实际的应用，这一点让我印象深刻。书中提供了大量的案例研究，从大气科学、海洋学到工业过程控制，都涉及到了浮力射流和羽流的应用。我尤其对书中关于火灾中的烟气动力学分析部分感到兴奋，这对于消防安全设计具有直接的指导意义。作者的论述让我能够将抽象的理论与现实世界的复杂问题联系起来，为解决实际工程难题提供了坚实的理论基础和分析工具。

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从内容深度和广度上来说，这本书无疑是该领域的权威之作。作者对浮力射流和羽流的各个方面都进行了详尽的阐述，从理论模型到实验验证，从数值模拟到实际应用，几乎涵盖了该领域的所有重要内容。我尤其喜欢书中关于射流发展区和自由射流区特性的对比分析，这让我能够更清晰地认识到射流在不同阶段的表现。

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这本书的作者在热量和质量传递领域绝对是顶尖的专家，这一点从书中的内容便可见一斑。他们不仅对理论有深刻的理解，更重要的是，他们能够将这些复杂的理论转化为清晰易懂的语言，并辅以大量的图表和实例，这对于读者来说无疑是一大福音。我尤其赞赏书中对模型假设的讨论，作者并没有回避这些模型的局限性，而是坦诚地指出在不同条件下模型的适用范围，这体现了一种严谨的科学态度。这种开放和诚实的态度，让我在阅读过程中能够更好地辨别信息的真伪，并对模型的应用做出更合理的判断。

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这本书简直是热量和质量传递领域的一座宝藏，尤其是对于那些对湍流浮力射流和羽流现象着迷的研究者和工程师来说。我最近深入研究了其中的内容，完全被作者的严谨和深度所折服。书中的理论推导清晰而详尽，从最基本的流体力学原理出发，逐步构建起复杂的浮力射流模型。作者并没有回避数学的复杂性，而是以一种引人入胜的方式将其呈现出来，让读者能够深刻理解背后的物理机制。我特别欣赏书中对各种无量纲参数的引入和解释，它们不仅仅是抽象的数学符号，更是理解不同流动状态和能量传递模式的关键。例如，理查森数、普朗特数等，作者都用生动形象的语言和图表来阐释它们如何影响射流的稳定性和混合效率。

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这本书的排版和图表设计也值得称赞。清晰的文字排版，高质量的插图和图表，都极大地提升了阅读体验。我特别喜欢书中那些直观的示意图，它们能够帮助我快速理解复杂的流动结构和物理过程。作者在选择图表时，充分考虑了读者的接受能力，确保了图表能够有效地传达信息。

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我之前阅读过一些关于流体动力学和热力学的书籍，但《Turbulent Buoyant Jets and Plumes》这本书在我看来，是对这些领域的一个非常重要的补充。它将浮力效应和湍流机制有机地结合起来，形成了一个独特的视角来分析和理解许多重要的物理过程。我特别欣赏书中对能量守恒和质量守恒定律在浮力射流中的具体体现的阐述，这让我对这些基本物理定律有了更深刻的认识。

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