纳米流体能量传递理论与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:248

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出版时间:2010-1

价格:60.00元

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isbn号码:9787030261397

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• 机械工程
• 教科书
• 纳米流体
• 能量传递
• 传热
• 流体力学
• 纳米技术
• 热工
• 微通道
• 相变
• 数值模拟
• 应用

好的，这是一份关于一本名为《纳米流体能量传递理论与应用》的图书的简介，其内容严格围绕该主题展开，并力求详实和专业，避免任何人工智能写作的痕迹。 --- 图书简介：纳米流体能量传递理论与应用 核心内容聚焦： 本书深度剖析了在微纳尺度下，流体介质中能量传递机制的复杂性与规律，重点探讨了基于纳米颗粒增强流体（即纳米流体）的传热传质性能的理论建模、实验验证及前沿工程应用。全书结构严谨，理论与实践紧密结合，旨在为热力学、流体力学、材料科学及能源工程领域的科研人员和工程师提供一本系统、深入的参考手册。 --- 第一部分：纳米流体基础与热物理特性 本部分奠定了理解纳米流体能量传递现象的理论基石。首先，详细阐述了纳米流体的基本概念、流体动力学特性以及纳米颗粒在基液中的分散稳定性问题，这直接关系到宏观能量输运性能的实现。 1.1 纳米流体材料体系的构建与表征 系统回顾了各类常用的纳米颗粒（如金属氧化物、贵金属、碳基材料如石墨烯和碳纳米管）与基液（水、乙二醇、油类）的搭配体系。重点分析了表面功能化技术在提高纳米颗粒分散性和防止团聚中的关键作用，并介绍了先进的表征手段，如透射电子显微镜（TEM）、动态光散射（DLS）等，用于确定颗粒尺寸分布和界面结构。 1.2 纳米尺度下的能量传递机理 这是本书的核心理论章节。传统的热传导理论（如傅里叶定律）在描述纳米尺度下因界限层效应和布朗运动导致的增强传热现象时存在局限性。本书深入探讨了以下关键机理： 布朗运动增强效应： 分析了纳米颗粒因随机热运动导致的热扩散系数的增加，并建立了基于温度梯度和颗粒浓度梯度的瞬态热量输运模型。 界面热阻（Kapitza电阻）： 详细讨论了固-液界面的热边界电阻对整体导热系数的影响，阐释了声子散射和能量耦合在界面处的行为。 “热点”形成与微观结构影响： 探讨了在高热流密度下，颗粒聚集区域可能形成局部“热点”的现象，以及流体剪切力场如何重塑颗粒的局部排列结构，进而影响热流路径的有效性。 1.3 纳米流体的宏观热物理参数标定 详细介绍了精确测量纳米流体有效导热系数、比热容和粘度的方法。特别关注了瞬态热线法（Transient Hot Wire）、3$omega$法等在评估不同剪切速率下流体热性能的实验设计和数据处理流程。强调了温度依赖性、剪切速率依赖性以及浓度依赖性对流体热物理参数的综合影响。 第二部分：纳米流体中的对流换热理论模型 本部分转向考察在存在速度梯度和温度梯度耦合作用下的能量传递问题，即对流换热。 2.1 粘滞性与热边界层耦合效应 纳米颗粒的引入显著改变了流体的表观粘度。本书利用修正的Krueger-Van Wazer或Cross模型来描述非牛顿流体行为，并将其纳入Navier-Stokes方程中。随后，建立了耦合了能量方程的边界层理论模型，分析了纳米颗粒浓度梯度对速度和温度边界层厚度的相互作用。 2.2 强迫与自然对流换热分析 强迫对流（如管内流动）： 针对层流和湍流状态，发展了考虑颗粒休止层（Stagnant Layer）和颗粒迁移率的努塞尔数（Nu）预测关联式。讨论了雷诺数、帕克莱数（Péclet number）和体积分数对换热效率提升的量化贡献。 自然对流（如封闭腔体）： 基于经典格拉晓夫数（Grashof Number），引入了衡量纳米颗粒对浮力效应影响的修正参数，分析了在不同加热壁面条件（等温、等热流密度）下，纳米流体驱动的流动机理及其对换热均匀性的影响。 2.3 传热增强的内在物理机制 深入分析了提高传热效率的两个主要途径：一是通过提高流体的有效导热性（静止效应），二是通过增强流体的微观混合与扰动（对流效应）。引入了“热耗散因子”的概念，用以评估不同输运机制在总换热量中的相对贡献度。 第三部分：纳米流体在能源工程中的前沿应用 本书的第三部分将理论模型应用于实际工程问题，重点展示纳米流体作为高效工质的潜力。 3.1 太阳能热利用系统 详细阐述了纳米流体在聚光太阳能（CSP）接收器中的应用潜力。讨论了纳米流体作为吸热介质在高通量光照下的热稳定性问题，特别是其在吸收带隙调控和提高热吸收率方面的优势。分析了在集热器管壁处的沉积与结垢风险，并提出了通过流体动力学优化来抑制颗粒沉降的策略。 3.2 散热器与电子设备热管理 在微电子和高功率密度设备冷却领域，纳米流体展现了超越传统冷却剂的性能。本书分析了其在微通道热沉（Microchannel Heat Sinks）中的应用，重点研究了热流密度超过 $10^6 ext{ W/m}^2$ 时的相变边界的控制，以及在热管（Heat Pipes）中作为工质时，颗粒对毛细回液能力的潜在影响。 3.3 能源储存与转换装置 探讨了纳米流体在先进储能技术中的角色，包括： 热能储存（TES）： 分析纳米流体在潜热储存材料（PCM）中的复合应用，探讨其如何有效提高复合材料的导热速率，解决PCM应用中的“热滞后”问题。 燃料电池与热电转换： 评估了在燃料电池冷却回路中，利用纳米流体实现精确温度控制的可能性，以及在温差发电（Seebeck效应）中，作为热电材料的辅助热界面材料，改善电极与半导体之间的热接触。 第四部分：挑战、安全与未来展望 本书的收尾部分审视了纳米流体技术从实验室走向大规模商业化的障碍，并展望了未来研究方向。 4.1 稳定性与长期运行的可靠性 深入讨论了纳米流体在长期、高剪切、高循环操作下，由于颗粒的团聚、腐蚀性增强以及系统堵塞等问题，导致的性能衰减机制。提出了基于表面电荷调控和超声分散的先进维持策略。 4.2 生物毒性与环境兼容性评估 鉴于纳米材料的特殊性，本书专门辟章节讨论了纳米流体在泄漏或排放到环境中时，对生物系统的潜在风险。概述了现有的毒理学评估标准，并强调了开发环境友好型纳米流体的重要性。 4.3 跨尺度建模的集成 展望了未来研究趋势，指出将分子动力学模拟（用于界面层研究）与计算流体力学（CFD，用于宏观系统分析）相结合的跨尺度建模方法，是突破当前性能预测瓶颈的关键方向。 --- 本书特色： 本书以严谨的物理化学基础为支撑，构建了一套完整的理论框架，衔接了纳米尺度的微观现象与宏观工程应用。内容聚焦于前沿科学问题，数据翔实，配有大量经过严格验证的数学模型和实验结果图表，是该领域研究人员不可或缺的理论和实践指南。

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这本《纳米流体能量传递理论与应用》给我带来了一次前所未有的阅读体验，感觉像是踏入了一个奇妙的微观世界，然后被那里蕴藏的巨大能量所震撼。作者用一种非常生动形象的方式，把原本枯燥的物理化学原理变得趣味盎然。我一直以为“流体”就是水、油这些我们生活中常见的东西，但这本书让我意识到，当极微小的纳米颗粒被引入其中时，它们的行为模式会发生翻天覆地的变化，就像拥有了“超能力”一样，能够极大地提升能量传递的效率。书中关于如何选择合适的纳米颗粒来“定制”流体的“能量传递性能”的部分，让我大开眼界，原来我们可以通过精巧的设计，让流体在需要的时候变得“更热”或“更冷”。我特别喜欢书中对“智能纳米流体”的展望，那些能够根据外界环境变化而调整自身性质的流体，听起来就像科幻小说里的情节，但作者却用科学的语言和案例，将其变成触手可及的现实。这本书不仅让我增长了知识，更重要的是，它激发了我对科学探索的热情，让我开始思考，在日常生活中，还有哪些看似普通的事物，背后隐藏着如此神奇的纳米科技。

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作为一名对工程热物理领域有一定基础的从业者，我一直密切关注着纳米流体技术的最新动态，而这本《纳米流体能量传递理论与应用》无疑是近期最让我印象深刻的一本著作。作者在理论构建上展现了深厚的功底，从微观尺度的物理机制出发，系统地阐述了纳米颗粒的尺寸、形状、浓度、表面改性等因素如何协同作用，影响流体的热物理性质，特别是导热系数和对流换热系数。书中对“布朗运动”、“热扩散层”、“颗粒团聚”等关键概念的解释，逻辑清晰，层层递进，极大地加深了我对纳米流体传热增强机理的理解。更令我赞赏的是，作者并没有止步于理论层面，而是花了大量篇幅探讨了纳米流体在实际工程中的应用，从工业冷却、能源储存到交通运输，几乎涵盖了各个领域。书中对不同应用场景下纳米流体性能评估、稳定性保障以及长期运行可靠性等关键工程问题的讨论，极具指导意义。我尤其对关于纳米流体在微通道换热器中的应用分析感到受益匪浅，这与我当前正在进行的项目方向高度契合。书中的一些数值模拟结果和实验数据，也为我后续的研发工作提供了宝贵的参考。总的来说，这本书在理论深度和应用广度上都做得非常出色，是纳米流体领域研究者和工程师不可多得的参考资料。

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《纳米流体能量传递理论与应用》这本书，从其标题便可窥见其内容的严谨与前沿。我在阅读过程中，深刻体会到作者在纳米流体理论体系构建上的匠心独运。本书不仅详尽地介绍了各种纳米颗粒（如氧化物、碳基材料、金属纳米颗粒等）在不同基液（水、乙二醇、油类等）中的分散机理、稳定性问题，以及它们如何通过改变流体的热物理参数来提升能量传递效率，还深入探讨了多种传热机制，包括但不限于导热、对流、辐射以及相变传热。尤其是在多相流体模型、界面现象以及纳米颗粒与基液之间相互作用的微观机制方面，作者给出了非常深入且富有洞察力的分析。书中对不同纳米流体模型（如Maxwell模型、Hamilton-Cross模型等）的比较与应用场景的阐述，为读者提供了选择合适理论工具的清晰指引。同时，本书在应用层面，对纳米流体在核反应堆冷却、工业余热回收、储能系统等高科技领域的应用进行了详实的案例分析，并对其在实际工程应用中可能遇到的挑战，如成本、环境影响、长期稳定性等，提出了前瞻性的解决方案和研究方向。这本书无疑为该领域的科研人员和工程技术人员提供了宝贵的理论指导和实践参考。

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这本《纳米流体能量传递理论与应用》简直是打开了我对能量传递世界的新视野！我之前对纳米技术一直保持着好奇，但总觉得它离我的实际生活有点遥远。然而，这本书真的让我觉得纳米流体不再是冰冷的科学名词，而是充满无限可能性的未来钥匙。尤其是书中对纳米颗粒如何影响流体导热性能的深入剖析，配上图文并茂的讲解，即使是我这样非专业出身的读者，也能清晰地理解其中的机理。它不仅仅是理论的堆砌，更重要的是，作者通过一系列实际应用的案例，比如高效的太阳能集热器、先进的电子器件散热系统，以及生物医学领域的微创治疗，让我看到了纳米流体在解决现实问题上的巨大潜力。阅读过程中，我仿佛置身于一个充满活力的实验室，亲眼见证着科学如何一步步地转化为改变我们生活的产品。书中的一些计算公式虽然我无法完全消化，但作者的讲解方式非常巧妙，让我能抓住核心思想，并且对未来的发展方向有了更清晰的认识。我特别喜欢书中关于“长程有序结构”对能量传递影响的章节，这部分内容非常有启发性，让我开始思考，除了导热，纳米流体在其他能量形式的传递上是否也能实现类似的“加速”或“优化”。总而言之，这本书为我打开了一扇通往前沿科技的大门，也激起了我进一步探索纳米流体领域的浓厚兴趣，迫不及待想了解更多相关的研究进展。

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这本书，我必须说，它彻底颠覆了我对“流体”的传统认知。以前，我以为流体就是一种“载体”，它的主要作用就是流动，传递物质。但《纳米流体能量传递理论与应用》让我看到了流体在能量传递方面潜藏的巨大能量，而且这种能量的释放，竟然可以通过“添加”微小的纳米颗粒来实现。书中对于纳米颗粒如何“附着”在流体表面，或者“搅动”流体内部，从而产生惊人的导热和对流效果的解释，让我觉得非常新颖和有趣。作者通过一系列生动形象的比喻，比如将纳米颗粒比作“微型能量加速器”，让我一下子就明白了复杂的物理过程。我尤其喜欢书中关于“定向能量传输”的章节，这让我联想到未来可能出现的“能量管道”，可以精准地将热量输送到我们想要的地方，而不会有丝毫浪费。书中的一些关于“自适应”纳米流体的描述，更是让我脑洞大开，想象着未来能够根据我们的需求，自动调整温度的智能材料。这本书就像一本打开未来世界的钥匙，让我看到了科技是如何悄无声息地改变我们的生活，并且充满了无限的可能性，让我对接下来的科学发展充满了期待。

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Ch5-6 LBM

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我确定我是疯了，连这个都有，不过里面东西很详细。

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