內容簡介
熱電漿傳熱與流動《熱電漿傳熱與流動》是一本系統論述溫度約一萬度的熱電漿條件下傳熱與流動問題的專著，著重論述熱電漿條件下傳熱與流動的特點、處理方法與現有的研究成果，特別是那些與普通傳熱學或普通流體力學中不相同或不完全相同的結果。全書共分為引論、熱電漿、基本方程式、熱電漿中顆粒的受力、熱電漿中顆粒的傳熱、通道電弧及電漿發生器中的傳熱與流動、電漿射流及反應器中的傳熱與流動、其他電漿傳熱與流動問題等八章，每章末尾均列有大量的參考文獻，書末的附錄中給出了實際計算中常用的物理常數、函式、典型電漿的成分組成、熱力學性質與輸運性質。
《熱電漿傳熱與流動》是1993年由科學出版社出版的《高溫電離氣體的傳熱與流動》一書的修訂補充版，著重補充了近十幾年來新得到的一些重要研究結果，並根據新的研究結果對原書中的一些內容做了修訂。
《熱電漿傳熱與流動》可供工程熱物理以及航天航空、材料、機械、冶金、化工等部門從事熱電漿科學與技術工作的科研與教學人員使用，也可作為相關專業研究生的參考教材。
目錄
前言
主要符號表
第1章 引論
1.1 熱電漿傳熱與流動研究的套用背景
1.2 典型的熱電漿技術套用中的傳熱與流動問題
1.3 熱電漿條件下傳熱與流動的特點
1.4 本書的內容安排
參考文獻
第2章 熱電漿
2.1 熱電漿的產生
2.1.1 電弧電漿發生器
2.1.2 高頻熱電漿發生器
2.2 熱電漿中的碰撞過程
2.3 熱電漿中的輻射過程
2.4 熱電漿的熱力學狀態
2.4.1 完全熱力學平衡
2.4.2 局域熱力學平衡
2.4.3 雙溫度電漿
2.5 熱電漿的特徵參量
2.5.1 Debye長度
2.5.2電漿頻率一回響時間
2.5.3 迴旋頻率與Larmot半徑
2.6 熱電漿的成分組成、熱力學性質與輸運性質
2.6.1 局域熱力學平衡電漿的成分組成
2.6.2 局域熱力學平衡電漿的熱力學性質
2.6.3 局域熱力學平衡電漿的輸運性質
2.6.4 雙溫度電漿的成分組成、熱力學性質與輸運性質
2.7 熱電漿及被加工顆粒參數的測量
2.7.1 測量熱電漿溫度與速度的光學方法
2.7.2 靜電探針
2.7.3 量熱探針
2.7.4 飛行顆粒參數的測量
參考文獻
第3章 基本方程式
3.1 引言
3.2 連續介質區的基本方程式
3.2.1 局域熱力學平衡電漿流動與傳熱的基本方程式
3.2.2 非局域熱力學平衡電漿流動與傳熱的基本方程式
3.3 非連續介質區的基本方程式
3.3.1 近連續介質區的速度滑移與溫度跳躍邊界條件
3.3.2 自由分子流區的基本方程式
3.3.3 過渡區的基本方程式
3.4 電磁場方程式
參考文獻
第4章 熱電漿中顆粒的受力
4.1 引言
4.2 顆粒所受的各種作用力
4.3 連續介質區顆粒的阻力
4.3.1 現有的顆粒阻力表達式
4.3.2 有關顆粒阻力的解析研究與數值計算
4.3.3 實驗研究
4.4 過渡區與滑移區顆粒的阻力
4.5 自由分子流區顆粒的阻力
4.5.1 引言
4.5.2 基本假定、粒子通量與顆粒上的浮動電位
4.5.3 未蒸發與蒸發球形顆粒的阻力
4.5.4 影響顆粒阻力的其他因素
4.6 顆粒所受的熱泳力
4.6.1 引言
4.6.2 過渡區顆粒上的熱泳力
4.6.3 自由分子流區顆粒上的熱泳力
參考文獻
第5章 熱電漿中顆粒的傳熱
5.1 引言
5.2 連續介質區顆粒的傳熱：無對流情形
5.2.1 向未蒸發顆粒的定常傳熱
5.2.2 熱邊界層的鬆弛時問
5.2.3 向蒸發（或升華）顆粒的傳熱
5.2.4 顆粒的非定常加熱
5.2.5 從顆粒蒸發的蒸氣污染電漿對傳熱的影響
5.3 連續介質區顆粒的傳熱：有對流情形
5.3.1 現有的顆粒傳熱表達式
5.3.2 現有傳熱表達式適用性的評價
5.3.3 有對流、無蒸發顆粒傳熱表達式的推導
5.3.4 有對流條件下向蒸發顆粒的傳熱
5.3.5 電漿向球傳熱的實驗研究
5.3.6 影響顆粒傳熱的其他複雜因素
5.4 溫度跳躍區的傳熱
5.4.1 熱傳導勢跳躍處理方法
5.4.2 Kmldsen數對顆粒傳熱的影響：無對流情形
5.4.3 壓力對電漿向顆粒傳熱的影響
5.4.4 有對流條件下Knudsen數對顆粒傳熱的影響
5.4.5 對熱傳導勢跳躍處理方法的修改
5.5 自由分子流區的傳熱
5.5.1 引言
5.5.2 分析解結果：球形顆粒情形
5.5.3 向圓柱體的傳熱
5.5.4 其他複雜因素
參考文獻
第6章 通道電弧及電漿發生器中的傳熱與流動
6.1 引言
6.2 通道電弧中的傳熱與流動
6.2.1 充分發展電弧
6.2.2 發展中的電弧
6.2.3 冷氣體噴射對通道電弧的影響
6.2.4 其他複雜因素
6.3 直流電弧電漿發生器的數值模擬
6.3.1 直流電弧電漿發生器的二維數值模擬
6.3.2 直流電弧電漿發生器的三維數值模擬
6.3.3 亞聲速一超聲速電弧電漿發生器的數值模擬
6.3.4 電極鞘層的處理
6.3.5 其他複雜因素
6.4 高頻電漿發生器的數值模擬
6.4.1 準二維數值模擬
6.4.2 自洽二維數值模擬
6.4.3 三維數值模擬
6.4.4 發生器中原料顆粒的運動與加熱
參考文獻
第7章 電漿射流及反應器中的傳熱與流動
7.1 電漿射流的傳熱與流動
7.1.1 引言
7.1.2 層流電漿射流
7.1.3 湍流電漿射流
7.1.4 層流與湍流電漿射流特性對比
7.1.5 超聲速電漿射流
7.1.6 顆粒在電漿射流中的運動與加熱
7.1.7 塗層形成與電漿噴塗的數值模擬
7.2 電漿反應器中的傳熱與流動
7.2.1 反應器中流場、溫度場、顆粒運動與加熱的數值模擬
7.2.2 顆粒的成核、長大與熱泳沉積
參考文獻
第8章 其他電漿傳熱與流動問題
8.1 自由邊界電弧
8.1.1 自由燃燒電弧
8.1.2 氣流穩定的電弧
8.1.3 高強度直流電弧的陽極約束區
8.2 電弧的電極區
8.2.1 陽極傳熱
8.2.2 陰極過程
8.3 熱電漿向處於浮動電位或具有偏置電位的物體的傳熱
8.4 計算大溫差變物性條件下傳熱與阻力的參考溫度法
參考文獻
附錄1 物理常數和常用函式
附錄2 電漿的成分組成
附錄3 電漿的熱力學與輸運性質
參考文獻
內容索引
前言
熱電漿技術已經得到相當廣泛的套用。由於熱電漿條件下重粒子溫度與電子溫度均高達萬度量級，傳熱與流動往往是熱電漿在許多技術套用中必須關注的重要問題。熱電漿條件下的傳熱與流動有許多特點不同於普通氣體。熱電漿發生器中的傳熱與流動和電磁場相互耦合，大溫差導致氣體的熱物理性質有大幅度的變化，氣體電離度在空間顯著變化導致電離一複合反應參與能量輸運過程，與電漿接觸的物體（如原料顆粒）會因電子與離子質量間的巨大差異而帶電等，都是一些顯而易見的特點。這些特點使熱電漿條件下的傳熱與流動具有比常溫氣體條件下更為豐富的物理內容，並且可以得出許多和常溫氣體條件下不相同或不完全相同的結果。例如，當其他條件相同時，流動電漿中導電良好的金屬球形顆粒和不導電的非金屬球形顆粒的傳熱率、阻力與熱泳力可以不同，就是普通傳熱學與普通流體力學中未曾遇見過的現象。同時，熱電漿條件下的傳熱與流動研究也比常溫氣體條件下困難，實驗研究中不可避免地要採用適用於高溫環境的測試技術，理論研究中則往往需要考慮氣體的熱物理性質隨溫度的大幅度變化，考慮電離氣體流動與傳熱和電磁場相互耦合等複雜因素，從而不得不更多地依靠對有關方程式進行數值解，即進行數值模擬研究。
著者1993年由科學出版社出版了《高溫電離氣體的傳熱與流動》一書，以常見的電弧或高頻感應耦合熱電漿發生器與反應器以及電漿射流中的傳熱與流動為基本線索，論述溫度為萬度量級的熱電漿或高溫部分電離氣體條件下的傳熱與流動特性，試圖比較系統地總結有關的研究進展，特別是論述那些與普通傳熱學或普通流體力學中不相同或不完全相同的結果。本書是《高溫電離氣體的傳熱與流動》一書的修訂補充版，並將書名改為更為貼切的“熱電漿傳熱與流動”。本書著重補充了近十幾年來新得到的一些重要研究結果，包括著者及其合作者所取得的研究結果，並根據新的研究結果對原書中的一些內容做了修訂，如更正了自由分子流區顆粒阻力與熱泳力分析中有關表面壓力的推導等。書中還提到一些至今研究得不夠深入或者連物理現象都還不太清楚的問題，對於這樣一個物理現象紛繁複雜的研究領域而言是不足為怪的，這也是目前研究活動仍然方興未艾的原之一。
