本书主要介绍传热学基础知识、热传导过程分析、对流换热理论、辐射换热分析、传质理论基础、传热过程数值分析、空天领域传热传质专题，以及传热传质学的最新研究动态等。本书侧重于传热和传质问题的分析，要求读者具有一定的数学基础，以及热力学、流体力学、量子力学知识的基础。本书不仅介绍了传热传质的基本理论，也吸收了近年来传热传质领域的一些新的研究成果，并介绍了一些与航天领域相关的热分析、热防护和热控制问题。本书主要内容配有视频授课资源，读者可扫描书中二维码进行观看。
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第1章 传热学基础知识 1
1.1 绪论 1
1.1.1 无所不在的传热和传质现象 1
1.1.2 分析——本书研究的主要手段 2
1.1.3 从学科发展简史的角度看传热传质学 2
1.2 热传导基本定律 5
1.2.1 傅里叶导热定律 6
1.2.2 热流通量 7
1.2.3 导热系数 7
1.3 热传导方程 8
1.3.1 微分形式的热传导方程 8
1.3.2 积分形式的热传导方程 13
1.3.3 双曲型的热传导方程 14
1.4 三类边界条件 15
1.5 导热机理和导热系数 16
1.5.1 导热机理及其与导热系数的关系 17
1.5.2 导热系数随温度的变化规律 23
1.5.3 导热系数随压强的变化规律 28
1.6 传热过程和传热系数 28
1.7 例题 30
第2章 热传导过程分析 34
2.1 稳定条件下简单热传导过程的解析 34
2.1.1 无限大平板的一维稳态导热 34
2.1.2 无限大复合平板的一维稳态导热 35
2.1.3 圆管的一维稳态导热 35
2.1.4 圆球的一维稳态导热 37
2.1.5 应用案例：绝缘层的临界厚度 37
2.2 细杆的一维稳态热传导 38
2.3 肋片的一维稳态热传导 41
2.3.1 平板矩形肋 42
2.3.2 肋片的优化 45
2.3.3 圆周肋 50
2.4 渗透性平板中的热传导 51
2.4.1 无热源渗透性平板的稳态导热 52
2.4.2 具有热源的渗透性平板的稳态导热 54
2.5 二维和三维稳态热传导问题的解析解 55
2.5.1 多维热传导方程的形式 55
2.5.2 多维热传导方程的求解 56
2.5.3 应用案例：分离变量法 56
2.6 零维非稳态热传导问题的分析——集总参数法 56
2.6.1 金属颗粒的加热问题 57
2.6.2 环境温度变化时颗粒的加热 58
2.6.3 有相变的液滴加热问题 59
2.7 一维不稳定热传导 61
2.7.1 分离变量法 61
2.7.2 拉普拉斯变换法 64
2.7.3 傅里叶变换法 68
2.7.4 格林函数法 70
2.8 多维非稳态热传导问题的求解 74
2.9 具有不均匀初始温度分布的非稳态热传导 75
2.9.1 无限大固体 76
2.9.2 半无限大固体 76
2.10 周期性边界条件的热传导 77
2.11 非稳态导热的积分近似解法 78
2.12 变物性问题（非线性问题） 80
2.13 例题 80
第3章 对流换热理论 101
3.1 对流换热基本理论概述 101
3.2 对流换热基本方程组 102
3.2.1 完整的对流换热基本方程组 102
3.2.2 边界层方程组 104
3.3 层流边界层速度场的解析解 106
3.3.1 层流边界层方程 106
3.3.2 层流边界层的相似解 106
3.4 边界层动量积分方程及其求解 110
3.5 层流边界层能量方程 114
3.6 温度为常数的平板的换热 114
3.7 楔形流的换热 117
3.8 边界层能量方程的近似解 120
3.8.1 边界层能量积分方程 120
3.8.2 壁温阶梯式变化的平板对流换热 121
3.8.3 壁面温度任意变化的平板对流换热 124
3.9 管道中的对流换热 126
3.9.1 管内速度场 126
3.9.2 管内温度场及对流换热 128
3.10 湍流剪切层中的动量方程和速度型 131
3.10.1 湍流剪切层动量方程 132
3.10.2 湍流剪切层速度型 135
3.11 湍流剪切流中的能量方程和对流换热 139
3.12 高速流动下的换热 142
3.12.1 常物性流体的边界层流动 143
3.12.2 变物性流体的边界层流动 147
3.12.3 平面和轴对称边界层中的变物性问题 149
3.13 相似原理和量纲分析 152
3.13.1 相似原理 152
3.13.2 导出相似特征数的两种方法 152
3.14 自然对流换热 155
3.14.1 大空间自然对流的流动和换热特征 156
3.14.2 竖板自然对流换热的微分方程 157
3.14.3 大空间自然对流换热准则方程式 159
3.14.4 受限空间自然对流换热准则方程式 161
3.15 凝结和沸腾换热 162
3.15.1 相变换热与单相换热的对比 162
3.15.2 珠状凝结传热 162
3.15.3 膜状凝结传热分析解和试验关联式 165
3.15.4 影响膜状凝结的因素 167
3.15.5 沸腾换热现象 168
3.15.6 沸腾换热计算 170
3.15.7 影响沸腾换热的因素 170
3.16 换热器传热 172
3.16.1 间壁式换热器的类型 172
3.16.2 换热器传热过程的平均温差 174
3.16.3 换热器的热计算 177
3.17 例题 182
第4章 辐射换热分析 194
4.1 热辐射的基本概念 194
4.1.1 热辐射的本质 194
4.1.2 热辐射基本规律 196
4.1.3 热辐射参数描述 203
4.2 黑体辐射 209
4.2.1 普朗克定律 210
4.2.2 维恩位移定律 212
4.2.3 斯特藩-玻尔兹曼定律 212
4.2.4 兰贝特定律 214
4.3 强吸收性介质的辐射 215
4.3.1 基本概念 215
4.3.2 强吸收性介质的辐射性质 216
4.3.3 形状因子 220
4.4 包壳内的辐射换热 222
4.4.1 由黑体表面构成的包壳 222
4.4.2 具有扩散反射壁面的包壳 223
4.4.3 具有镜面反射壁的包壳 225
4.5 弱吸收性介质的辐射性质 226
4.5.1 弱吸收性介质的辐射 226
4.5.2 当量射线长度 230
4.5.3 具有吸收和放射性介质的包壳 233
4.5.4 具有非均匀温度的介质内的辐射能交换 235
4.5.5 火焰辐射 238
4.6 例题 242
第5章 传质理论基础 250
5.1 描述混合物的参数 250
5.2 多组分流体的守恒定律 252
5.3 质扩散和Fick扩散定律 253
5.3.1 通量和势 253
5.3.2 等温扩散——不考虑“交叉输运”现象 253
5.3.3 非等温流动中的扩散（“交叉输运”现象） 255
5.3.4 扩散系数 255
5.3.5 二维扩散传质问题的分离变量解 257
5.3.6 非稳态质扩散和Fick第二定律 258
5.4 传热传质边界层方程及边界条件 259
5.4.1 直角坐标下的边界层方程 259
5.4.2 相分界面上的边界条件 260
5.5 强迫对流的传热与传质 262
5.5.1 层流、常物性流体的传热传质 262
5.5.2 湍流、常物性流体的传热传质 266
5.5.3 变物性流体的传热传质 266
5.6 相际对流传质 266
5.7 例题 267
第6章 传热过程数值分析 271
6.1 流动与传热问题的数学描述 271
6.1.1 流动与传热问题的控制方程组 271
6.1.2 单值性条件 273
6.1.3 初始条件与边界条件 274
6.2 计算区域与控制方程的离散化 274
6.2.1 计算区域的离散化 274
6.2.2 控制方程的离散化 277
6.3 扩散方程的数值解及其应用 278
6.3.1 一维导热问题 279
6.3.2 多维非稳态导热问题 283
6.3.3 源项及边界条件的处理 283
6.3.4 离散方程的求解方法 284
6.3.5 典型算例分析 285
6.4 传热过程数值分析实例 288
6.4.1 流固耦合传热问题 288
6.4.2 周期性边界对流换热 293
6.4.3 热变形和热应力 297
6.4.4 数值计算结果的误差估计和基准解 301
6.4.5 典型算法和常用商业软件简介 303
6.5 例题 306
第7章 空天领域传热传质专题 313
7.1 航天器热控系统 313
7.1.1 航天器热控系统的需求 313
7.1.2 航天器热控系统的任务 316
7.1.3 航天器热控系统设计 317
7.2 航天器热控技术 323
7.2.1 航天器被动热控技术 324
7.2.2 航天器主动热控技术 329
7.2.3 航天器热模拟试验 339
7.3 高超声速气动热 350
7.3.1 高超声速流的主要特征 350
7.3.2 气动热环境分析 351
7.3.3 气动加热计算方法 356
7.4 高超声速飞行器热防护 359
7.4.1 热防护系统概念及其功能 359
7.4.2 热防护技术介绍 360
7.4.3 典型热防护技术分析 364
7.4.4 高超声速飞行器热环境试验 371
第8章 传热传质学的最新研究动态 380
8.1 微尺度传热传质学 380
8.1.1 微尺度传热传质特点 381
8.1.2 微尺度传热研究的主要方法 383
8.1.3 微尺度传质过程研究 384
8.1.4 微尺度相变传热传质 385
8.1.5 微型热输运装置 386
8.2 多相流的传热传质 388
8.2.1 超临界流体的传热 389
8.2.2 多孔介质传热传质 390
8.2.3 微重力条件下的沸腾传热 391
8.2.4 吸热型碳氢燃料的传热传质 392
8.3 场协同理论 393
8.3.1 对流比拟 394
8.3.2 速度场与热流场的配合和协同 395
8.3.3 对流换热物理机理的新认识 396
8.3.4 由层流向湍流的推广 397
8.4 强化传热技术进展 398
8.4.1 强化传热的原则 399
8.4.2 单相介质管内对流换热的强化 401
8.4.3 单相介质管束外对流换热的强化 403
8.4.4 单相介质对流换热的耗功强化技术 404
8.4.5 沸腾换热的强化 406
8.4.6 凝结换热的强化 408
8.5 传热学研究的一些新领域 409
8.5.1 生物医学传热 409
8.5.2 现代电子器件冷却方法 410
8.5.3 先进的传热传质测量技术 411
8.5.4 电场强化对流换热 414
8.5.5 热传导的反问题 415
8.5.6 传热传质学其他前沿问题 417
参考文献 418
京公网安备 11010102004214号