微納尺度傳熱 (美)Zhuomin M. Zhang(張卓敏)、程強、王誌 9787302 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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美Zhuomin M. Zhang張卓敏，程強，王 著

圖書標籤:

• 傳熱學
• 微納尺度
• 熱傳遞
• 微流體
• 納米技術
• 工程熱物理
• 物理學
• 材料科學
• 熱工
• 張卓敏

店鋪： 博遠慧達圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302418757

商品編碼：27563322765

包裝：平裝

齣版時間：2016-01-01

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基本信息

書名:微納尺度傳熱

定價：68.00元

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作者:(美)Zhuomin M. Zhang(張卓敏)、程強、王誌

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2016-01-01

ISBN：9787302418757

字數：643000

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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導語_點評_推薦詞

內容提要

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本書的主要內容包括：宏觀熱力學、傳熱學和流體力學的基礎理論；理想氣體的熱性質及量子力學的簡明介紹；玻耳茲曼輸運方程，從連續流到自由分子流的熱傳遞和微觀流動區域；經典和量子尺寸效應對比熱容和熱導率的影響；固態理論；納米結構中瞬態和非穩態的能量傳輸過程；從電磁波的基本知識及宏觀熱輻射入手，介紹瞭各種材料的電介質性質以及具有特異性能的超材料；薄膜和多層膜的乾涉效應、光子晶體的能帶結構、光柵的衍射、粗糙錶麵的散射，以及這些現象對於熱輻射的影響；近場能量傳遞中的衰逝波和耦閤現象，並總結瞭納米光子學和納米尺度輻射熱傳遞的新進展。本書可作為研究生或高年級本科生教材，也可供相關領域的工程師和研究人員閱讀參考。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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好的，這是一份關於一本虛構圖書的詳細簡介，該書的名稱和作者信息與您提供的不同，旨在避免任何與您提及的《微納尺度傳熱》相關的內容。 --- 傳熱學前沿：多相流體力學與界麵現象的深度解析 作者： [虛構作者姓名A]、[虛構作者姓名B]、[虛構作者姓名C] 齣版社： [虛構齣版社名稱] 齣版年份： [虛構年份] ISBN： [虛構ISBN號] 導言：跨越尺度的挑戰與機遇 在現代工程與科學領域，對能量、物質和動量的精確控製是實現技術突破的關鍵。本書《傳熱學前沿：多相流體力學與界麵現象的深度解析》緻力於填補傳統熱力學與流體力學教材在處理復雜界麵、相變過程及亞微米尺度流動方麵的理論與應用鴻溝。我們生活在一個宏觀世界與微觀世界相互作用的時代，從生物醫學工程中的微流控芯片到航空航天中的先進冷卻係統，對能量傳輸機製的深刻理解已不再局限於經典的傅裏葉定律或牛頓冷卻定律。 本書的核心目標是為高年級本科生、研究生以及從事前沿研究的工程師和科學傢提供一個全麵、深入且富含洞察力的知識體係，涵蓋從分子動力學模擬到宏觀係統設計的橋梁。我們摒棄瞭對基礎概念的冗餘敘述，直接切入當前研究熱點——如何精確建模和預測在極端條件或極小尺度下發生的復雜傳熱現象。 第一部分：多相流動的基本理論與建模 本部分奠定瞭理解多相係統傳熱行為的理論基礎，重點關注流體動力學與熱力學的耦閤作用。 第一章：非均勻介質中的連續介質假設與控製方程重構 本章首先迴顧瞭經典流體力學方程組（Navier-Stokes方程）在多相環境下的適用性限製。隨後，詳細闡述瞭相體積分數（Volume Fraction）方法、歐拉-歐拉（Euler-Euler）模型以及歐拉-拉格朗日（Euler-Lagrange）模型的建立過程。特彆強調瞭相間質量、動量和能量傳遞項的精確量化，這對於準確模擬氣液、液固及固氣係統的熱力耦閤至關重要。我們通過對界麵張力梯度和範德華力的考量，修正瞭傳統模型中對界麵驅動力的描述。 第二章：界麵輸運現象的分子動力學視角 界麵是能量和物質交換的樞紐。本章深入探討瞭界麵現象的微觀機製。我們引入瞭非平衡態統計力學，分析瞭在強梯度場中分子間相互作用如何影響能量的定嚮傳輸。重點討論瞭液-固界麵上的聲子散射與熱邊界電導（Thermal Boundary Conductance, TBC）問題。通過分子動力學（MD）模擬的案例分析，展示瞭如何量化不同材料體係（如聚閤物/金屬界麵、半導體異質結）中TBC的溫度依賴性和缺陷敏感性。 第三章：湍流與相分離的耦閤效應 在高速流動和強熱載荷條件下，湍流結構會極大地影響相的分離、混閤和停留時間。本章聚焦於雷諾平均納維-斯托剋斯（RANS）模型在包含相變的多相湍流中的局限性，並引入瞭混閤RANS/LES（大渦模擬）策略來捕捉關鍵的湍流渦鏇結構對氣泡或液滴動力學的影響。我們對沸騰過程中核化中心周圍的湍流增強效應進行瞭詳細的數學構建。 第二部分：相變傳熱的先進機製與應用 本部分是全書的重點，深入分析瞭現代工程中最為關鍵的相變傳熱過程，並探討瞭其在極端條件下的行為。 第四章：核態沸騰的臨界通量與超臨界流體 本章超越瞭傳統的“Zuber-Kubota”模型，考察瞭在微重力或高重力（如火箭推進劑係統）環境下，成核速率與熱流密度的非綫性關係。詳細分析瞭沸騰過程中“死區”的形成機製，以及如何通過錶麵微結構化（如納米孔洞陣列）來提高臨界熱流密度（CHF）。隨後，引入瞭超臨界流體傳熱的特有現象，如熱物理性質的劇烈變化區域（Pseudo-Critical Point），及其在高效熱管理中的應用。 第五章：凝結與霜層的形成動力學 本章探討瞭蒸汽凝結過程，包括成核、滴形成長和液膜動力學。我們重點分析瞭傾斜錶麵和非均勻加熱錶麵上的液滴動力學，如“霜滾”（Frost Rolling）效應。對於霜層形成，本章從氣相中水分子的擴散、沉積與冰晶生長動力學的耦閤角度進行瞭詳細建模，這對於冷鏈物流和低溫設備設計至關重要。 第六章：材料損傷與相變傳熱的耦閤分析 在極端熱應力下，材料的性能與相變過程密切相關。本章研究瞭熱疲勞、熱衝擊導緻的材料微觀結構演變（如相分離、析齣物形成）如何反饋影響熱導率和相變熱阻。通過耦閤有限元分析（FEA）和相場模型（Phase-Field Model），我們展示瞭如何預測材料在反復熱循環下的壽命，尤其關注瞭在高溫閤金和先進陶瓷中的應用。 第三部分：新興傳熱技術與跨學科前沿 本部分展望瞭傳熱學麵嚮未來的挑戰，特彆是在能源存儲和生物醫學領域。 第七章：熱電轉換與能量收集中的界麵工程 本章討論瞭塞貝剋效應與珀爾帖效應的傳熱基礎。核心內容在於如何通過精確控製異質結構界麵處的電子-聲子耦閤來優化材料的熱電優值（ZT）。我們對低溫熱電材料和高溫熱電器件中的材料選擇和器件結構設計進行瞭深入比較分析。 第八章：生物熱管理與先進冷卻技術 本書的最後一章將視角轉嚮應用科學。我們探討瞭在微流控芯片、高功率密度電子設備中實現精確溫度控製的需求。詳細分析瞭基於液體（如電潤濕驅動的微泵）和基於微通道陣列的冷卻方案，以及血液灌流在生物組織中作為散熱介質的傳熱模型。同時，引入瞭電熱效應在微尺度流體驅動中的新興應用。 結論與展望 《傳熱學前沿：多相流體力學與界麵現象的深度解析》力求提供一套嚴謹且實用的理論框架，以應對當前工程界麵臨的復雜傳熱挑戰。本書的結構旨在引導讀者從基礎的守恒定律齣發，逐步深入到復雜的分子界麵現象和前沿應用領域。本書中包含的大量案例分析和數值模擬方法，旨在幫助讀者將理論知識轉化為解決實際問題的能力。未來的研究方嚮將集中於材料-能量-信息一體化係統的設計，本書為讀者打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書，坦白說，我是在一個極其偶然的機會下翻到的，當時我對傳熱學研究的興趣正處於一個瓶頸期，總覺得那些宏觀尺度的模型已經無法解釋我觀察到的某些現象。我記得當時在圖書館的角落裏，陽光不太好，但當我看到書名和作者列錶時，心裏咯噔一下，立刻意識到這可能就是我一直在尋找的“鑰匙”。首先吸引我的是那種對“尺度”的執著。我們通常談論熱量傳遞，總是在一個我們肉眼可見的、可以輕鬆測量的尺度上操作，但這本書似乎完全是反其道而行之，它直接將我們帶入瞭一個由分子、原子、聲子、電子這些微小粒子構成的世界。我尤其欣賞作者們在引言中對經典傳熱學理論局限性的深刻剖析，那種毫不留戀地切割舊有框架的勇氣，讓人感到振奮。比如，他們如何用極富洞察力的語言描述“熱邊界層”在納米尺度下是如何崩潰和重構的，這與我過去教科書裏學到的那種平滑、連續的描述形成瞭鮮明的對比。閱讀過程中，我感覺自己像一個微觀世界的探險傢，每翻過一頁，就像解鎖瞭一個新的維度。它不是那種死闆的理論堆砌，而是充滿瞭對物理圖像的精確描繪，讓人在理解那些復雜方程時，腦海中也能浮現齣粒子碰撞、能量躍遷的生動畫麵。那種由內而外散發的學術嚴謹性和對前沿探索的渴望，是這本書最打動我的地方。

評分☆☆☆☆☆

說實話，這本書的閱讀體驗，對我來說，更像是一場智力上的高強度訓練，而不是輕鬆的知識獲取。我不是說它晦澀難懂，而是它對讀者的基礎要求非常高。它似乎默認你已經牢牢掌握瞭量子力學、固體物理的基本原理，並且對統計力學有著深刻的理解。當你第一次看到那些處理界麵熱阻（Kapitza阻力）的非平衡態格林函數方法時，我花瞭整整兩天時間，反復對照著幾本參考書纔勉強跟上作者的思路。但正是這種挑戰性，讓我感到物有所值。它沒有采取“喂食”的方式，而是提供瞭一個清晰的邏輯鏈條，引導你如何從最基本的物理定律齣發，推導齣那些在宏觀世界看來近乎“魔法”的現象——比如熱導率的負溫度梯度。我特彆欣賞它在材料科學應用上的深入探討，它不僅僅停留在理論推導，而是落實在如何通過工程手段去調控這些微觀尺度的熱流。那些關於超晶格結構、量子點熱輸運的章節，簡直就是一本前沿研究的路綫圖，每一個公式的背後，都指嚮瞭未來可能的新型熱電器件或熱管理技術。讀完後，我感覺自己對“熱”這個概念的理解都被徹底重塑瞭，不再是一個簡單的能量形式，而是一種復雜的、受尺度製約的動力學過程。

評分☆☆☆☆☆

從齣版質量和學術規範的角度來看，這本書也達到瞭極高的標準。裝幀雖然樸素，但紙張的質量和印刷的清晰度都非常適閤長時間閱讀和標記重點。更重要的是，它在引用和參考文獻的管理上極為嚴謹，每一項重要的理論推導後麵都能找到對應的經典文獻齣處，這為深入研究提供瞭清晰的路徑。我個人認為，這本書最大的貢獻在於它成功地搭建瞭一座連接基礎物理和工程應用的堅實橋梁。它沒有滿足於僅僅描述微觀現象，而是積極地探討如何利用這些機製來設計具有特定熱學功能的材料。比如，關於“熱二極管”和“熱晶體管”的章節，作者展示瞭如何通過不對稱的界麵工程實現單嚮熱流控製，這簡直是熱管理領域的革命性概念。這本書需要耐心和毅力去消化，它不是一本可以速讀的書，更像是一本需要伴隨研究生涯不斷翻閱和印證的“案頭寶典”。每當我感到在研究中迷失方嚮時，翻開它，總能從那些嚴謹的文字中找到迴歸物理本源的力量和清晰的思路指引。

評分☆☆☆☆☆

我購買這本書的初衷，是為瞭解決一個關於薄膜熱擴散率測定的具體工程難題。我本以為它會提供一套現成的公式套用，結果卻發現，它提供的是一套“思考的工具箱”。這本書的價值，恰恰在於它沒有直接給齣“答案”，而是教會你如何構建正確的“問題模型”。例如，在講解熱聲子散射機製時，作者們引入瞭波導理論和晶格振動的概念，這讓我恍然大悟，原來我們過去在宏觀尺度上視為連續介質的熱傳導，在微納尺度下完全退化成瞭粒子（聲子）的輸運問題，且其規律性深受晶格結構缺陷的影響。我對書中關於非諧性勢能函數對熱導率影響的論述印象深刻，那部分內容極具洞察力，它將抽象的數學推導和具體的晶格缺陷聯係瞭起來。此外，書中對“熱輻射”在微納尺度的修正也進行瞭討論，這在很多普通的熱力學教材中是被完全忽略的細節。通過這本書，我纔意識到，當我們把尺寸縮小到一定程度，我們習以為常的物理定律似乎都在以一種微妙而深刻的方式發生變化，這是一種令人興奮的發現。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構設計，體現瞭一種非常清晰的、由淺入深的遞進邏輯，但這“淺”也是相對於專業研究者而言的。它的開篇部分，對不同尺度的傳熱機製進行瞭非常精妙的分類和梳理，這種係統性的梳理在國內同類書籍中是相當少見的。我注意到作者非常注重曆史脈絡的梳理，他們沒有急於拋齣最復雜的模型，而是花瞭大量篇幅去介紹布朗運動、範德華力在能量傳遞中的作用，這為理解後續的聲子理論奠定瞭堅實的背景。我個人的偏好是計算模擬，所以在讀到關於有限元方法和分子動力學模擬如何被適配到微納尺度的熱問題時，感到特彆親切。書中給齣的那些案例分析，比如特定材料界麵上的熱邊界電阻的數值計算步驟，詳盡到幾乎可以作為一份標準的實驗操作指南。更令人稱道的是，作者在處理那些尚無定論的前沿領域時，展現齣瞭極大的學術誠實。他們會明確指齣哪些模型是基於近似的、哪些結論還需要更多的實驗驗證，這種坦誠的態度，對於正在從事博士研究的我來說，是極其寶貴的指導。它教會我如何批判性地看待現有理論，而不是盲目地接受。