對流傳熱優化的場協同理論

　　《對流傳熱優化的場協同理論》從理論、技術和應用三方面系統介紹了對流傳熱優化的場協同概念和方法，可供能源、動力、航空航天、化工、石油、機械、電子等領域的科技人員參考，也可作為大專院校工程熱物理、熱能工程、空調、製冷等相關專業本科生和研究生的教材當今氣候暖化和世界性的能源短缺，迫切要求發展可再生能源和提高能源利用效率。
　　各種能源的利用中有80％需通過熱量的傳遞和轉化，因此傳熱過程特別是對流傳熱過程的強化與優化，對節能減排具有十分重要的意義。與現有半經驗性的傳熱強化理論與技術不同，《對流傳熱優化的場協同理論》從流場與溫度場配合的角度闡明對流傳熱的物理機制，系統論述了對流傳熱的場協同強化與優化理論，它不僅能統一認識現有各種傳熱強化技術的物理本質，而且能開發系列的高效節能技術。《對流傳熱優化的場協同理論》彙集了作者多年的研究成果，第1章介紹對流傳熱的基礎知識，第2、3章介紹對流傳熱場協同的基本概念、場協同方程及對流傳熱過程優化的煳耗散極值原理，第4、5章為基於場協同理論發展的高效節能傳熱元件和換熱器優化的場協同理論，第6～8章分別介紹週期性脈衝對流傳熱、熱磁對流傳熱以及對流傳質過程的場協同分析。

前言
主要符號
第1章 對流傳熱基礎知識
1.1 熱傳導
1.1.1 傅里葉導熱定律
1.1.2 熱導率與導熱機理
1.1.3 導熱問題的數學描述
1.1.4 穩態導熱
1.1.5 非穩態導熱
1.2 對流傳熱
1.2.1 牛頓冷卻定律
1.2.2 對流傳熱問題的控制方程組
1.2.3 邊界層型對流傳熱問題的控制方程組
1.2.4 圓管內層流對流傳熱
1.2.5 對流傳熱的準則關係式
1.2.6 自然對流傳熱
1.3 對流傳熱過程與熱交換器
1.3.1 傳熱過程
1.3.2 熱交換器的設計方法
1.4 對流傳熱過程的強化與控制
1.5 關於傳熱學的兩點思考
1.5.1 關於熱阻概念的討論
1.5.2 傳熱學與熱力學的差別
1.6 小結
參考文獻

第2章 對流傳熱優化的場協同理論
2.1 對流傳熱的物理機制
2.1.1 對流傳熱是有流體運動時的導熱
2.1.2 對流傳熱控制和強化的途徑
2.1.3 對流傳熱的幾個特殊例子
2.1.4 對流傳熱的物理機制
2.2 對流傳熱優化的場協同理論
2.2.1 對流傳熱問題的場分析
2.2.2 對流傳熱的場協同
2.3 場協同理論的應用
2.3.1 現有對流傳熱現象的分析和討論
2.3.2 發展系列的傳熱強化新方法和新技術
2.4 換熱器中的場協同理論
2.4.1 換熱器優化的場協同理論
2.4.2 場協同理論在換熱器優化中的應用
2.5 小結
參考文獻

第3章 管內對流傳熱的場協同方程及其應用
3.1 熾與煳耗散
3.1.1 熠的定義及其物理意義
3.1.2 熾的耗散
3.2 煳耗散極值原理
3.3 導熱問題的優化
3.3.1 體點散熱問題
3.3.2 導熱優化的溫度梯度均勻化原則
3.3.3 體點問題的數值優化
3.4 煳耗散極值原理與最小熵產原理的比較
3.4.1 對稱體點散熱問題
3.4.2 非對稱體點散熱問題
3.4.3 熵產最小的熱導率分佈優化方程
3.4.4 基於最小熵產原理和熠耗散極值原理的優化結果比較
3.5 管內層流對流傳熱的場協同方程
3.6 速度場優化的實例分析
3.6.1 矩形腔內層流對流傳熱的最優速度場
3.6.2 管內層流對流傳熱的最優速度場
3.7 縱向渦對管內層流流阻和換熱影響的分析
3.7.1 縱向渦對管內層流流阻的影響
3.7.2 縱向渦對管內層流換熱的影響
3.8 湍流對流傳熱的場協同方程
3.8.1 湍流換熱的場協同關係式
3.8.2 湍流對流傳熱的場協同方程
3.8.3 平行平板間湍流泊肅葉流換熱的優化速度場
3.9 微肋管強化湍流換熱的機理分析
3.9.1 微肋管簡介
3.9.2 微肋管的流動與換熱性能
3.10 小結
參考文獻

第4章 基於場協同理論的傳熱強化技術
4.1 縱向渦傳熱強化技術簡介
4.2 交叉縮放橢圓換熱管
4.2.1 交叉縮放橢圓管簡介
4.2.2 交叉縮放橢圓換熱管管內對流傳熱的數值分析
4.2.3 交叉縮放橢圓換熱管管內對流傳熱的實驗
4.3 不連續雙斜向內肋管
4.3.1 不連續雙斜向內肋管簡介
4.3.2 不連續雙斜向內肋管對流傳熱性能的數值計算
4.3.3 不連續雙斜向內肋管性能的實驗結果
4.4 交叉縮放橢圓管和不連續雙斜內肋管的綜合性能評價
4.4.1 單相對流傳熱強化評價準則
4.4.2 典型換熱管換熱和阻力的關聯式
4.4.3 各種強化管綜合性能的評價與比較
4.5 不連續交叉肋板片
4.5.1 常用板片簡介
4.5.2 不連續交叉肋板片
4.5.3 不連續交叉肋板片間對流傳熱的數值分析
4.5.4 不連續交叉肋板片間流動與換熱的實驗
4.6 急擴加速流縮放管
4.7 強化換熱翅片
4.8 纖毛肋強化傳熱管
4.9 小結
參考文獻

第5章 換熱器優化的場協同理論與應用
5.1 換熱器優化的場協同理論
5.1.1 換熱器中的場協同概念與場協同數
5.1.2 幾種典型換熱器的場協同數
5.1.3 換熱器優化的場協同理論
5.1.4 多股流換熱器中冷熱流體溫度場的協同
5.2 換熱器場協同理論的證明
5.2.1 換熱器中的鍛耗散
5.2.2 換熱器場協同理論的證明
5.3 對數平均溫差與局部溫差的關係
5.4 逆流換熱器場協同的改善方法
5.5 順流換熱器場協同的改善方法
5.6 叉流換熱器場協同的改善方法
5.6.1 改善叉流換熱器場協同的變面積分佈方法
5.6.2 改善逆向叉流換熱器場協同的方法
5.7 汽水熱交換器場協同的改善方法
5.8 小結
參考文獻

第6章 週期性脈衝對流傳熱的場協同分析
6.1 脈衝對流傳熱簡介
6.2 週期性脈衝對流傳熱的場協同關係式
6.2.1 外掠平板週期性脈衝對流傳熱的場協同關係式
6.2.2 平行平板通道內週期性脈衝對流傳熱的場協同關係式
6.2.3 圓管內週期性脈衝對流傳熱的場協同關係式
6.2.4 流體繞流振動圓柱對流傳熱的場協同關係式
6.3 平行平板通道內脈衝對流傳熱
6.3.1 平行平板通道內脈衝流動的速度分佈
6.3.2 平行平板通道內脈衝流動的溫度分佈
6.4 平行平板通道內脈衝對流傳熱數值模擬
6.4.1 等熱流邊界問題
6.4.2 等壁溫邊界問題
6.5 圓管內層流脈衝對流傳熱
6.5.1 管內層流脈衝流動的速度分佈
6.5.2 管內層流脈衝流動的溫度分佈
6.5.3 圓管內層流脈衝對流傳熱的數值模擬
6.5.4 帶內環肋圓管層流脈衝對流傳熱數值分析
6.6 流體低速繞流振動圓柱對流傳熱的數值分析
6.6.1 計算模型與參數
6.6.2 計算結果
……
6.7 小結
參考文獻

第7章 熱磁對流傳熱的場協同分析
7.1 熱磁對流研究簡介
7.2 物質的磁性
7.3 磁場力和磁浮升力
7.4 梯度磁場作用下對流傳熱的控制方程
7.5 理想梯度磁場作用下封閉腔內的自然對流傳熱
7.6 磁致純導熱和磁致Benard對流
7.7 理想梯度磁場作用下的地面微重力流動與換熱
7.8 梯度磁場作用下的封閉腔內自然對流傳熱
7.9 四極磁場作用下的自然對流
7.10 四極磁場作用下矩形通道內對流傳熱
7.11 小結
參考文獻

第8章 對流傳質過程的場協同理論及其應用
8.1 對流傳質中的場協同
8.2 傳質過程的不可逆性及最小作用量
8.3 質量積耗散極值原理
8.4 光催化反應器的性能優化
8.5 空間站實驗艙通風排污過程優化
8.6 小結
參考文獻