微纳尺度传热 (美)Zhuomin M. Zhang(张卓敏)、程强、王志 9787302 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美Zhuomin M. Zhang张卓敏，程强，王 著

图书标签:

• 传热学
• 微纳尺度
• 热传递
• 微流体
• 纳米技术
• 工程热物理
• 物理学
• 材料科学
• 热工
• 张卓敏

店铺： 博远慧达图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302418757

商品编码：27563322765

包装：平装

出版时间：2016-01-01

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基本信息

书名:微纳尺度传热

定价：68.00元

售价：39.44元,便宜28.56元,折扣57

作者:(美)Zhuomin M. Zhang(张卓敏)、程强、王志

出版社：清华大学出版社

出版日期：2016-01-01

ISBN：9787302418757

字数：643000

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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导语_点评_推荐词

内容提要

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本书的主要内容包括：宏观热力学、传热学和流体力学的基础理论；理想气体的热性质及量子力学的简明介绍；玻耳兹曼输运方程，从连续流到自由分子流的热传递和微观流动区域；经典和量子尺寸效应对比热容和热导率的影响；固态理论；纳米结构中瞬态和非稳态的能量传输过程；从电磁波的基本知识及宏观热辐射入手，介绍了各种材料的电介质性质以及具有特异性能的超材料；薄膜和多层膜的干涉效应、光子晶体的能带结构、光栅的衍射、粗糙表面的散射，以及这些现象对于热辐射的影响；近场能量传递中的衰逝波和耦合现象，并总结了纳米光子学和纳米尺度辐射热传递的新进展。本书可作为研究生或高年级本科生教材，也可供相关领域的工程师和研究人员阅读参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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好的，这是一份关于一本虚构图书的详细简介，该书的名称和作者信息与您提供的不同，旨在避免任何与您提及的《微纳尺度传热》相关的内容。 --- 传热学前沿：多相流体力学与界面现象的深度解析 作者： [虚构作者姓名A]、[虚构作者姓名B]、[虚构作者姓名C] 出版社： [虚构出版社名称] 出版年份： [虚构年份] ISBN： [虚构ISBN号] 导言：跨越尺度的挑战与机遇 在现代工程与科学领域，对能量、物质和动量的精确控制是实现技术突破的关键。本书《传热学前沿：多相流体力学与界面现象的深度解析》致力于填补传统热力学与流体力学教材在处理复杂界面、相变过程及亚微米尺度流动方面的理论与应用鸿沟。我们生活在一个宏观世界与微观世界相互作用的时代，从生物医学工程中的微流控芯片到航空航天中的先进冷却系统，对能量传输机制的深刻理解已不再局限于经典的傅里叶定律或牛顿冷却定律。 本书的核心目标是为高年级本科生、研究生以及从事前沿研究的工程师和科学家提供一个全面、深入且富含洞察力的知识体系，涵盖从分子动力学模拟到宏观系统设计的桥梁。我们摒弃了对基础概念的冗余叙述，直接切入当前研究热点——如何精确建模和预测在极端条件或极小尺度下发生的复杂传热现象。 第一部分：多相流动的基本理论与建模 本部分奠定了理解多相系统传热行为的理论基础，重点关注流体动力学与热力学的耦合作用。 第一章：非均匀介质中的连续介质假设与控制方程重构 本章首先回顾了经典流体力学方程组（Navier-Stokes方程）在多相环境下的适用性限制。随后，详细阐述了相体积分数（Volume Fraction）方法、欧拉-欧拉（Euler-Euler）模型以及欧拉-拉格朗日（Euler-Lagrange）模型的建立过程。特别强调了相间质量、动量和能量传递项的精确量化，这对于准确模拟气液、液固及固气系统的热力耦合至关重要。我们通过对界面张力梯度和范德华力的考量，修正了传统模型中对界面驱动力的描述。 第二章：界面输运现象的分子动力学视角 界面是能量和物质交换的枢纽。本章深入探讨了界面现象的微观机制。我们引入了非平衡态统计力学，分析了在强梯度场中分子间相互作用如何影响能量的定向传输。重点讨论了液-固界面上的声子散射与热边界电导（Thermal Boundary Conductance, TBC）问题。通过分子动力学（MD）模拟的案例分析，展示了如何量化不同材料体系（如聚合物/金属界面、半导体异质结）中TBC的温度依赖性和缺陷敏感性。 第三章：湍流与相分离的耦合效应 在高速流动和强热载荷条件下，湍流结构会极大地影响相的分离、混合和停留时间。本章聚焦于雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）模型在包含相变的多相湍流中的局限性，并引入了混合RANS/LES（大涡模拟）策略来捕捉关键的湍流涡旋结构对气泡或液滴动力学的影响。我们对沸腾过程中核化中心周围的湍流增强效应进行了详细的数学构建。 第二部分：相变传热的先进机制与应用 本部分是全书的重点，深入分析了现代工程中最为关键的相变传热过程，并探讨了其在极端条件下的行为。 第四章：核态沸腾的临界通量与超临界流体 本章超越了传统的“Zuber-Kubota”模型，考察了在微重力或高重力（如火箭推进剂系统）环境下，成核速率与热流密度的非线性关系。详细分析了沸腾过程中“死区”的形成机制，以及如何通过表面微结构化（如纳米孔洞阵列）来提高临界热流密度（CHF）。随后，引入了超临界流体传热的特有现象，如热物理性质的剧烈变化区域（Pseudo-Critical Point），及其在高效热管理中的应用。 第五章：凝结与霜层的形成动力学 本章探讨了蒸汽凝结过程，包括成核、滴形成长和液膜动力学。我们重点分析了倾斜表面和非均匀加热表面上的液滴动力学，如“霜滚”（Frost Rolling）效应。对于霜层形成，本章从气相中水分子的扩散、沉积与冰晶生长动力学的耦合角度进行了详细建模，这对于冷链物流和低温设备设计至关重要。 第六章：材料损伤与相变传热的耦合分析 在极端热应力下，材料的性能与相变过程密切相关。本章研究了热疲劳、热冲击导致的材料微观结构演变（如相分离、析出物形成）如何反馈影响热导率和相变热阻。通过耦合有限元分析（FEA）和相场模型（Phase-Field Model），我们展示了如何预测材料在反复热循环下的寿命，尤其关注了在高温合金和先进陶瓷中的应用。 第三部分：新兴传热技术与跨学科前沿 本部分展望了传热学面向未来的挑战，特别是在能源存储和生物医学领域。 第七章：热电转换与能量收集中的界面工程 本章讨论了塞贝克效应与珀尔帖效应的传热基础。核心内容在于如何通过精确控制异质结构界面处的电子-声子耦合来优化材料的热电优值（ZT）。我们对低温热电材料和高温热电器件中的材料选择和器件结构设计进行了深入比较分析。 第八章：生物热管理与先进冷却技术 本书的最后一章将视角转向应用科学。我们探讨了在微流控芯片、高功率密度电子设备中实现精确温度控制的需求。详细分析了基于液体（如电润湿驱动的微泵）和基于微通道阵列的冷却方案，以及血液灌流在生物组织中作为散热介质的传热模型。同时，引入了电热效应在微尺度流体驱动中的新兴应用。 结论与展望 《传热学前沿：多相流体力学与界面现象的深度解析》力求提供一套严谨且实用的理论框架，以应对当前工程界面临的复杂传热挑战。本书的结构旨在引导读者从基础的守恒定律出发，逐步深入到复杂的分子界面现象和前沿应用领域。本书中包含的大量案例分析和数值模拟方法，旨在帮助读者将理论知识转化为解决实际问题的能力。未来的研究方向将集中于材料-能量-信息一体化系统的设计，本书为读者打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的阅读体验，对我来说，更像是一场智力上的高强度训练，而不是轻松的知识获取。我不是说它晦涩难懂，而是它对读者的基础要求非常高。它似乎默认你已经牢牢掌握了量子力学、固体物理的基本原理，并且对统计力学有着深刻的理解。当你第一次看到那些处理界面热阻（Kapitza阻力）的非平衡态格林函数方法时，我花了整整两天时间，反复对照着几本参考书才勉强跟上作者的思路。但正是这种挑战性，让我感到物有所值。它没有采取“喂食”的方式，而是提供了一个清晰的逻辑链条，引导你如何从最基本的物理定律出发，推导出那些在宏观世界看来近乎“魔法”的现象——比如热导率的负温度梯度。我特别欣赏它在材料科学应用上的深入探讨，它不仅仅停留在理论推导，而是落实在如何通过工程手段去调控这些微观尺度的热流。那些关于超晶格结构、量子点热输运的章节，简直就是一本前沿研究的路线图，每一个公式的背后，都指向了未来可能的新型热电器件或热管理技术。读完后，我感觉自己对“热”这个概念的理解都被彻底重塑了，不再是一个简单的能量形式，而是一种复杂的、受尺度制约的动力学过程。

评分☆☆☆☆☆

从出版质量和学术规范的角度来看，这本书也达到了极高的标准。装帧虽然朴素，但纸张的质量和印刷的清晰度都非常适合长时间阅读和标记重点。更重要的是，它在引用和参考文献的管理上极为严谨，每一项重要的理论推导后面都能找到对应的经典文献出处，这为深入研究提供了清晰的路径。我个人认为，这本书最大的贡献在于它成功地搭建了一座连接基础物理和工程应用的坚实桥梁。它没有满足于仅仅描述微观现象，而是积极地探讨如何利用这些机制来设计具有特定热学功能的材料。比如，关于“热二极管”和“热晶体管”的章节，作者展示了如何通过不对称的界面工程实现单向热流控制，这简直是热管理领域的革命性概念。这本书需要耐心和毅力去消化，它不是一本可以速读的书，更像是一本需要伴随研究生涯不断翻阅和印证的“案头宝典”。每当我感到在研究中迷失方向时，翻开它，总能从那些严谨的文字中找到回归物理本源的力量和清晰的思路指引。

评分☆☆☆☆☆

这本书，坦白说，我是在一个极其偶然的机会下翻到的，当时我对传热学研究的兴趣正处于一个瓶颈期，总觉得那些宏观尺度的模型已经无法解释我观察到的某些现象。我记得当时在图书馆的角落里，阳光不太好，但当我看到书名和作者列表时，心里咯噔一下，立刻意识到这可能就是我一直在寻找的“钥匙”。首先吸引我的是那种对“尺度”的执着。我们通常谈论热量传递，总是在一个我们肉眼可见的、可以轻松测量的尺度上操作，但这本书似乎完全是反其道而行之，它直接将我们带入了一个由分子、原子、声子、电子这些微小粒子构成的世界。我尤其欣赏作者们在引言中对经典传热学理论局限性的深刻剖析，那种毫不留恋地切割旧有框架的勇气，让人感到振奋。比如，他们如何用极富洞察力的语言描述“热边界层”在纳米尺度下是如何崩溃和重构的，这与我过去教科书里学到的那种平滑、连续的描述形成了鲜明的对比。阅读过程中，我感觉自己像一个微观世界的探险家，每翻过一页，就像解锁了一个新的维度。它不是那种死板的理论堆砌，而是充满了对物理图像的精确描绘，让人在理解那些复杂方程时，脑海中也能浮现出粒子碰撞、能量跃迁的生动画面。那种由内而外散发的学术严谨性和对前沿探索的渴望，是这本书最打动我的地方。

评分☆☆☆☆☆

我购买这本书的初衷，是为了解决一个关于薄膜热扩散率测定的具体工程难题。我本以为它会提供一套现成的公式套用，结果却发现，它提供的是一套“思考的工具箱”。这本书的价值，恰恰在于它没有直接给出“答案”，而是教会你如何构建正确的“问题模型”。例如，在讲解热声子散射机制时，作者们引入了波导理论和晶格振动的概念，这让我恍然大悟，原来我们过去在宏观尺度上视为连续介质的热传导，在微纳尺度下完全退化成了粒子（声子）的输运问题，且其规律性深受晶格结构缺陷的影响。我对书中关于非谐性势能函数对热导率影响的论述印象深刻，那部分内容极具洞察力，它将抽象的数学推导和具体的晶格缺陷联系了起来。此外，书中对“热辐射”在微纳尺度的修正也进行了讨论，这在很多普通的热力学教材中是被完全忽略的细节。通过这本书，我才意识到，当我们把尺寸缩小到一定程度，我们习以为常的物理定律似乎都在以一种微妙而深刻的方式发生变化，这是一种令人兴奋的发现。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构设计，体现了一种非常清晰的、由浅入深的递进逻辑，但这“浅”也是相对于专业研究者而言的。它的开篇部分，对不同尺度的传热机制进行了非常精妙的分类和梳理，这种系统性的梳理在国内同类书籍中是相当少见的。我注意到作者非常注重历史脉络的梳理，他们没有急于抛出最复杂的模型，而是花了大量篇幅去介绍布朗运动、范德华力在能量传递中的作用，这为理解后续的声子理论奠定了坚实的背景。我个人的偏好是计算模拟，所以在读到关于有限元方法和分子动力学模拟如何被适配到微纳尺度的热问题时，感到特别亲切。书中给出的那些案例分析，比如特定材料界面上的热边界电阻的数值计算步骤，详尽到几乎可以作为一份标准的实验操作指南。更令人称道的是，作者在处理那些尚无定论的前沿领域时，展现出了极大的学术诚实。他们会明确指出哪些模型是基于近似的、哪些结论还需要更多的实验验证，这种坦诚的态度，对于正在从事博士研究的我来说，是极其宝贵的指导。它教会我如何批判性地看待现有理论，而不是盲目地接受。