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第一编传热学基础1

第一章 传热学基础1

1-1 热传导的基本定律1

一、傅里叶定律1

二、有限热传播速度下的傅里叶定律3

三、熵流密度矢量3

1-2 基本守恒方程式3

一、质量守恒定律和连续性方程式4

二、动量守恒定律和动量方程式5

三、热力学第一定律和能量方程式8

四、热力学第二定律和熵方程12

1-3 正交坐标系中的基本方程式14

一、正交坐标系14

二、正交坐标系中的梯度和散度15

三、微分形式的导热方程、熵方程及熵产率16

1-4 单值性条件及其处理19

二、物性条件20

一、几何条件20

三、时间条件21

四、边界条件21

习题23

参考文献25

第二编热传导27

第二章 热传导问题的分析求解27

2-1 一维稳态热传导27

一、一维稳态热传导27

二、扩展表面传热33

2-2 多维稳态热传导40

一、直角坐标系40

二、圆柱坐标系49

三、导热形状因子50

2-3 一维非稳态热传导55

一、大平板55

二、长圆柱体59

三、无限大物体62

2-4 复杂热传导问题的简化处理65

一、非齐次热传导问题的分解66

三、纽曼（Neumann）乘积定理70

2-5 热传导问题的近似分析解法73

2-6 具有移动边界的热传导77

一、相变热传导77

二、移动热源热传导82

习题85

二、杜哈美尔（Duhamel）定理法88

参考文献89

一、区域离散化91

二、偏微分方程的类型91

第三章 热传导问题的数值解91

3-1 有限差分法91

三、有限差分方程的建立92

一、二维稳态热传导的有限差分方程96

3-2 二维稳态热传导问题的数值分析98

二、稳态热传导线性代数方程组的有解条件98

三、非矩形区域与不规则边界的处理101

四、变导热系数稳态热传导问题的有限差分法104

3-3 非稳态热传导问题的数值分析105

一、非稳态热热导同题有限差分法的特点105

二、非稳态热传导的有限差分方程105

三、解的稳定性与收敛性110

四、稳定性判据110

五、求解不稳定热传导问题的三对角矩阵法（追赶法）117

六、热传导问题的其他数值解法简介118

习题119

参考文献121

第三编对流换热123

第四章 单相对流换热123

4-1 边界层方程式123

一、边界层的概念123

二、边界层微分方程组125

三、积分方程式129

四、边界层的特征厚度131

4-2 层流换热135

一、管内（槽内）的层流换热135

二、外掠物体的层流换热149

4-3 湍流换热163

一、湍流的基本概念163

二、湍流的数学模型168

三、圆管内的湍流换热170

四、外掠平壁的湍流换热175

4-4 自然对流换热179

一、边界层微分方程组、积分方程组180

二、竖壁层流边界层的相似解182

三、竖壁边界层的积分近似解186

四、混合对流换热189

4-5 对流换热过程熵产率分析191

一、管内对流换热191

二、外掠对流换热192

习题194

参考文献196

第五章 相变传热199

5-1 沸腾传热199

一、核化理论199

二、沸腾传热207

5-2 凝结传热215

一、蒸汽在竖壁上的层流膜状凝结216

二、在其它几何表面上蒸汽的层流膜状凝结218

三、蒸汽紊流膜状凝结223

四、珠状凝结223

习题224

参考文献224

第六章 辐射换热227

第四编辐射换热227

6-1 热辐射基本概念228

一、辐射及热辐射228

二、辐射场229

三、黑体辐射230

6-2 表面辐射特性234

一、黑度234

二、吸收率236

三、反射率238

6-3 辐射换热角系数239

四、应用电磁理论预报辐射特性简介239

一、角系数的基本性质240

二、确定角系数的方法241

6-4 透明介质隔开的黑表面或散射灰表面间的辐射换热245

一、黑表面间的辐射换热245

二、灰表面间的辐射换热247

6-5 有镜面反射的表面间的辐射换热252

一、基本概念252

二、镜面反射和散射反射表面同时存在时的辐射换热254

三、含有镜面反射和散射反射两种成分的表面间的辐射换热255

6-6 气体辐射性质257

一、发射、吸收及散射机理257

二、气体的辐射性质259

6-7 辐射能在吸收性介质中的传递265

一、介质的发射265

二、辐射能传递方程266

6-8 有均温吸收性介质的封闭空间内的辐射换热267

一、均温气体与黑包壳表面间的辐射换热267

三、介质中的能量守恒267

二、均温吸收性介质的包壳的灰表面间的辐射换热268

三、？λ和？λ的确定271

四、波带模型简介273

五、气体辐射的平均射线行程274

6-9 气体温度不均匀的封闭空间内的辐射换热简介277

6-10 蒙特卡罗法简介280

6-11 辐射和导热的复合传热283

6-12 辐射－对流复合传热286

习题288

参考文献290

附录1 金属材料的密度、比热和导热系数291

附录2 保温、建筑及其它材料的密度和导热系数292

附录3 几种保温、耐火材料的导热系数与温度的关系292

附录4 流体在饱和状态下的物性值293

附录5 气体在大气压力下的物性值295

附录8 液态金属的物性值297

附录7 各种材料的法向黑度ε？297

附录8 黑度随波长的变化299