錶麵活性劑湍流減阻 [Turbulent Drag Reduction by Surfactant Additives] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李鳳臣 等 著

圖書標籤:

• 錶麵活性劑
• 湍流
• 減阻
• 流體力學
• 界麵化學
• 添加劑
• 阻力降低
• 流體動力學
• 錶麵張力
• 傳熱學

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040343151

版次：1

商品編碼：11022332

包裝：精裝

外文名稱：Turbulent Drag Reduction by Surfactant Additives

開本：16開

齣版時間：2012-06-01

用紙：膠版紙

頁數：220

字數：270000

正文語種：中文

內容簡介

錶麵活性劑湍流減阻是流體動力學領域多年來的研究熱點，這一現象同時與湍流、流變學、流體動力學研究方法等多個方麵密切相關，而且對其進行應用推廣需要化工、機械、市政等不同領域知識的有機結閤。《錶麵活性劑湍流減阻》正是在這一背景下，基於錶麵活性劑湍流減阻流動研究領域最新的實驗、數值模擬和理論分析方麵的研究成果，詳細闡述有關錶麵活性劑湍流減阻流動的湍流特性、流變學物性、理論、特殊技術以及實際應用方麵的問題。
《錶麵活性劑湍流減阻》可供流體力學、工程熱物理、化學工程、空調、製冷等相關專業研究生以及相關研究領域的科研人員參考使用。

內頁插圖

目錄

第1章 概論
1.1 背景
1.2 錶麵活性劑溶液
1.3 錶麵活性劑減阻機理及理論
1.3.1 從微觀結構角度對錶麵活性劑湍流減阻機理的解釋
1.3.2 從湍流物理角度對湍流減阻機理的解釋
1.4 錶麵活性劑減阻的應用技術
參考文獻

第2章 錶麵活性劑減阻流的減阻與換熱性能
2.1 湍流減阻的基本概念
2.2 錶麵活性劑減阻性能及其影響因素
2.2.1 錶麵活性劑湍流減阻流動特性
2.2.2 錶麵活性劑減阻流動特性的影響因素
2.3 錶麵活性劑減阻的尺度效應及尺度放大方法
2.3.1 尺度效應及其影響
2.3.2 尺度放大方法的研究
2.3.3 各種尺度放大方法的適用性評價
2.4 錶麵活性劑的換熱性能及其強化措施
2.4.1 錶麵活性劑減阻流動的對流換熱特性
2.4.2 錶麵活性劑減阻流動的強化對流換熱方法
參考文獻

第3章 錶麵活性劑減阻流的湍流結構
3.1 減阻流湍流結構的測量方法
3.1.1 LDV
3.1.2 PIV
3,2減阻流速度場及溫度場統計特性
3.2.1 平均量分布
3.2.2 脈動強度分布
3.2.3 脈動量相關性分析
3.2.4 脈動量能譜分析
3.3 減阻流內湍流渦結構特性
3.3.1 湍渦的識彆方法--鏇轉強度法
3.3.2 x-y平麵內湍渦分布特性
3.3.3 y-z平麵內湍渦分布特性
3.3.4 x-z平麵內湍渦分布特性
3.4 雷諾剪切應力與壁麵法嚮湍流熱流密度
參考文獻

第4章 錶麵活性劑減阻流的數值模擬
4.1 減阻流動的直接數值模擬
4.1.1 減阻流動數學模型
4.1.2 減阻流動數值模擬方法研究
4.2 減阻流動的雷諾平均
4.3 減阻流動直接數值模擬控製方程及數值方法
4.3.1 控製方程
4.3.2 數值計算方法
4.4 減阻流動直接數值模擬結果及討論
4.4.1 錶麵活性劑減阻與傳熱的直接數值模擬
4.4.2 錶麵活性劑減阻直接數值模擬中流變參數的影響
4.4.3 錶麵活性劑減阻直接數值模擬的分層模型
4.5 減阻流動數值模擬小結及展望
參考文獻

第5章 錶麵活性劑溶液的微觀結構及其流變特性
5.1 錶麵活性劑溶液的微觀結構及其觀測方法
5.1.1 錶麵活性劑溶液的微觀結構
5.1.2 錶麵活性劑溶液內微觀結構的觀測方法
5.2 錶麵活性劑溶液的流變特性及其測量方法
5.2.1 流變特性參數
5.2.2 流變參數的測量方法
5.2.3 稀薄錶麵活性劑減阻溶液流變特性
5.3 錶麵活性劑溶液流變特性影響因素
5.4 自由麵鏇轉流錶徵錶麵活性劑減阻溶液黏彈性的方法
5.5 錶麵活性劑溶液的分子動力學和布朗動力學數值模擬
5.5.1 模擬方法簡述
5.5.2 WK勢作用模型的布朗動力學數值模擬
參考文獻

第6章 錶麵活性劑減阻應用技術
6.1 工程應用中需要解決的問題
6.1.1 錶麵活性劑減阻劑對換熱器傳熱性能的影響及對策
6.1.2 錶麵活性劑減阻劑對環境的影響
6.1.3 尺度放大的問題
6.2 錶麵活性劑溶液的分離技術
6.3 錶麵活性劑減阻係統穩定性的研究
6.4 錶麵活性劑減阻的應用實例
6.4.1 錶麵活性劑在集中供暖係統中的應用
6.4.2 錶麵活性劑在中央空調係統中的應用
6.4.3 實際應用中錶麵活性劑的選取
參考文獻

好的，這裏為您提供一個關於《錶麵活性劑湍流減阻》這本書的詳細簡介，但內容將完全圍繞該主題展開，不包含任何關於該書本身的直接描述，而是深入探討該領域的技術、原理和應用背景。 --- 錶麵活性劑在流體力學中的應用：湍流控製與邊界層現象的深入解析 本篇導讀旨在探討復雜流體係統中的一個核心挑戰：湍流現象及其如何被有效控製。湍流流體運動的本質，即高雷諾數下流體內部的隨機、不規則運動，是工程學和自然界中普遍存在卻又極難精確預測的現象。它極大地增加瞭流體輸運的能量耗散，尤其是在管道、機翼或船體等界麵附近，湍流引起的摩擦阻力占據瞭總阻力的絕大部分。因此，對湍流進行有效管理，降低其帶來的能量損失，一直是流體力學和流體工程領域的核心議題。 湍流的根源與能量耗散機製 理解湍流控製，必須首先深入其微觀結構。湍流的産生源於流體速度梯度超過臨界值後，流體運動從層流的有序狀態嚮剪切層的劇烈三維脈動演變。在緊貼固體壁麵的區域，即所謂的“粘性底層”或“近壁區”，流速梯度極大，動量和能量的交換主要通過渦鏇的産生、輸運和耗散實現。這些由剪切應力驅動的、尺度在微米到毫米級彆的渦鏇結構——如準流嚮渦（QVS）和發卡渦（Hairpin Vortices）——是維持湍流剪切層、並對壁麵産生巨大摩擦力的主要機製。這些渦鏇的復雜相互作用，導緻瞭遠高於層流狀態的動量傳遞率，進而體現為顯著的摩擦阻力。 流體添加劑的引入：從宏觀效應到微觀乾預 針對湍流帶來的高能耗問題，一個重要的研究方嚮是通過嚮基礎流體中添加特定的化學物質，來調控其流變特性，從而實現減阻的目的。這些添加劑，尤其是那些具有特定界麵活性或聚閤物特性的物質，可以在宏觀上改變流體的宏觀行為，例如粘度、彈性或錶麵張力，進而影響湍流的結構。 當這些添加劑被引入到流體中時，它們並不總是以簡單的混閤物形式存在。在流體流動過程中，尤其是在高剪切應力的作用下，它們會與基礎溶劑（如水）發生相互作用，形成復雜的聚集結構。例如，某些長鏈分子或膠束結構能夠在流體中産生一定的彈性，這種彈性特徵使得流體在受到擾動時，能通過儲存並隨後釋放彈性勢能的方式，抑製或削弱湍流脈動的發展。 邊界層內的動態調控 減阻的核心目標是將高剪切力集中區域的湍流結構“馴服”或“抑製”。在湍流邊界層中，添加劑的作用主要體現在以下幾個方麵： 1. 抑製近壁湍流脈動： 湍流的産生和維持依賴於速度波動與壁麵的相互作用。添加劑的引入可能會改變這些波動發生和增長的臨界條件。例如，通過降低流體對局部應力的響應速度，可以使得原本會迅速發展成大規模湍流渦鏇的微小擾動被平滑掉。 2. 改變渦鏇動力學： 在微觀層麵上，添加劑可能直接影響發卡渦的壽命和強度。它們可能通過空間填充或改變局部流體動力學耦閤，使得渦鏇的脫離頻率降低，或者其捲麯和展平等動態過程被延遲。 3. 界麵能量耗散重分配： 某些添加劑可能在流體與固體壁麵之間形成一個動態界麵層。在這個界麵層，流體的剪切應力不再完全由牛頓粘性主導，而是被界麵張力或彈性應力所調控。這使得原本耗散掉大量機械能的區域，轉而通過更“柔和”的彈性變形來吸收能量，從而減少瞭摩擦阻力。 影響減阻效率的關鍵因素 實現顯著的減阻效果並非易事，它高度依賴於添加劑的類型、濃度以及流動條件。 首先，添加劑的分子結構至關重要。是簡單的錶麵活性劑分子，還是形成更復雜、具有蠕蟲狀或網狀結構的聚閤物或離子對，直接決定瞭其引入的彈性或粘彈性效應的強度。分子的柔韌性、分子量分布（對於聚閤物而言）以及它們在流體中的自組裝行為，都是決定性能的關鍵參數。 其次，濃度效應錶現齣非綫性的規律。在極低濃度下，添加劑可能僅在局部區域産生微弱影響，無法形成有效的減阻層。隨著濃度的增加，減阻率會迅速上升，但達到某個“臨界添加濃度”（Critical Additive Concentration, CAC）後，進一步增加濃度帶來的減阻增益會顯著下降，甚至可能因過度添加導緻流體粘度整體上升，反而抵消瞭減阻效果。 最後，流動環境，特彆是壁麵剪切速率（即流體接近壁麵的速度梯度），是判斷減阻潛力的重要指標。在高剪切速率下，流體需要更強的彈性來抵抗湍流的生成；而在低剪切速率下，分子可能來不及組織成有效的減阻構型，減阻效果不明顯。此外，流動通道的幾何形狀、壁麵的粗糙度等因素也與添加劑的減阻性能存在復雜的耦閤關係。 實際工程中的挑戰與前景 盡管在實驗室條件下，某些添加劑已顯示齣數十個百分點的減阻潛力，但在實際工程應用中，挑戰依然嚴峻。主要的障礙包括： 穩定性與耐久性： 很多高效的添加劑在高強度湍流、高溫或化學腐蝕環境下容易降解、剪切斷裂或從流體中析齣，導緻減阻性能迅速衰退。 環境影響與迴收： 許多減阻物質（特彆是某些聚閤物或錶麵活性劑）具有潛在的環境毒性或生物積纍性。大規模使用後，如何經濟高效地迴收或降解這些添加劑，是綠色工程必須解決的問題。 成本效益分析： 添加劑的成本與所能節約的運行能耗之間必須進行精確的權衡。對於長距離、大流量的運輸任務而言，即使是微小的減阻率纍積起來也是巨大的經濟效益，但在某些間歇性或低負荷應用中，成本可能成為製約因素。 未來的研究將聚焦於開發新型的、具有自修復能力或可響應外部刺激（如溫度或電場）的智能流體添加劑，以期實現更穩定、更持久的湍流控製，最終將實驗室中的顯著成果轉化為可大規模部署的、具有經濟可行性的工程技術。

評分☆☆☆☆☆

這是一本讓人耳目一新的書籍，雖然我還沒有來得及仔細閱讀，但僅僅是瀏覽其目錄和引言，就足以讓人對“錶麵活性劑湍流減阻”這個看似專業且略顯枯燥的領域産生瞭濃厚的興趣。作者以一種引人入勝的方式，將一個看似晦澀的物理現象，用一種清晰易懂的語言呈現齣來。書中對湍流的描述，不再是冰冷的公式和圖錶堆砌，而是巧妙地融入瞭宏觀的視覺想象，讓人能夠直觀地感受到湍流的復雜性和挑戰性。更令人驚喜的是，作者並沒有僅僅停留在理論層麵，而是將目光投嚮瞭實際應用。通過對錶麵活性劑作用機製的深入剖析，本書為解決能源消耗、提高運輸效率等現實世界中的重大問題提供瞭潛在的解決方案。我特彆期待能夠深入理解書中關於錶麵活性劑分子在流體界麵如何形成特殊結構，從而改變流體性質，最終達到減緩湍流的目的。這不僅是一次科學探索，更是一次對如何利用微觀世界的力量解決宏觀問題的深刻思考。這本書無疑將為那些對流體力學、化學工程以及可持續發展領域感興趣的讀者帶來豐富的知識和啓發。

評分☆☆☆☆☆

我必須承認，我對《錶麵活性劑湍流減阻》這本書的初步印象，可以說是充滿瞭對未知的好奇和對挑戰的躍躍欲試。作為一名在相關領域摸爬滾打多年的從業者，我深知湍流減阻的研究難度與重要性。然而，當我翻開這本書時，我被其精煉的語言和清晰的邏輯所吸引。它似乎並沒有試圖用過於復雜的數學模型來嚇退讀者，而是巧妙地將核心概念剝離齣來，以一種更加直觀的方式進行闡述。尤其是關於錶麵活性劑如何“馴服”湍流的機製，書中提齣的觀點讓我眼前一亮。以往的理解可能更多地集中在能量耗散的層麵，但本書似乎在探索一種更加精妙的調節方式，比如改變流體的界麵性質，或者誘導産生某種特殊的抑製性結構。這讓我聯想到，在航空航天、船舶設計、管道輸送等諸多領域，如果能夠有效實現湍流減阻，其帶來的經濟效益和環境效益將是巨大的。這本書的齣現，無疑為這些應用領域的研究人員提供瞭一個新的思考維度和潛在的技術突破方嚮，我迫不及待地想深入探究其每一個章節的細節。

評分☆☆☆☆☆

初次接觸《錶麵活性劑湍流減阻》這本書，我內心湧起的首先是一種對科學前沿的好奇。雖然我對湍流現象本身略知一二，但“錶麵活性劑”這個詞匯與“湍流減阻”的結閤，讓我覺得既新穎又充滿挑戰。書中不僅僅是對某個單一問題的研究，更像是在探索一個跨學科的解決方案。我初步瀏覽瞭目錄，發現它涵蓋瞭從基礎理論到實驗驗證，再到實際應用的各個環節。這錶明作者並沒有隻停留在紙上談兵，而是將理論與實踐緊密結閤。我尤其對書中關於錶麵活性劑種類選擇、濃度優化以及環境因素影響的討論感到興趣。畢竟，在實際應用中，這些因素都會直接影響減阻效果。這本書的價值不僅僅在於其學術上的嚴謹性，更在於其潛在的應用前景。想象一下，如果能夠通過簡單添加錶麵活性劑，就能大幅度降低交通工具的能耗，或者提高工業生産的效率，那將是多麼令人振奮的成就。這本書無疑為我們提供瞭一個探索這種可能性的窗口。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期關注流體動力學研究的讀者，當我在書店看到《錶麵活性劑湍流減阻》這本書時，我被其標題所吸引。湍流減阻一直是一個備受關注的難題，而利用錶麵活性劑來解決這個問題，則是一個極具創新性的方嚮。初步翻閱，我發現這本書的結構非常清晰，從對湍流現象的基本介紹，到錶麵活性劑的種類及其作用機理的詳細闡述，再到實驗驗證和應用前景的展望，層層遞進，引人入勝。我尤其對書中關於錶麵活性劑如何通過改變流體界麵性質，例如降低錶麵張力或形成特定吸附層，從而抑製湍流脈動和能量耗散的論述感到好奇。這其中的物理和化學過程，無疑是理解湍流減阻關鍵所在。這本書不僅對學術研究者具有重要的參考價值，對於那些在航空、航海、能源等領域尋求節能減排方案的工程師們來說，也無疑提供瞭一個極具潛力的技術途徑。我非常期待能通過這本書，更深入地瞭解這一前沿領域的研究進展。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我拿到《錶麵活性劑湍流減阻》這本書時，並沒有抱有過高的期望，因為“湍流減阻”本身就是一個非常具有挑戰性的研究領域，而“錶麵活性劑”的加入，更是增添瞭一層復雜性。然而，當我開始翻閱這本書時，我被其深入淺齣的講解方式所摺服。作者並沒有將湍流描述成一個令人望而生畏的怪物，而是將其分解成更易於理解的組成部分，並巧妙地引入錶麵活性劑的作用機製。我特彆被書中關於錶麵活性劑如何在流體界麵形成微觀結構，進而影響宏觀流動特性的解釋所吸引。這種從微觀到宏觀的視角，讓人能夠更清晰地認識到錶麵活性劑在湍流減阻中的關鍵作用。我期待能夠從中學習到更多關於不同類型錶麵活性劑的特性，以及它們如何針對不同湍流狀態進行優化。這本書無疑為那些在工程領域麵臨能耗瓶頸的工程師們，提供瞭一個新的思路和潛在的解決方案。