目錄
第1章 緒論 1
第2章 熱學(xué)理論基礎(chǔ) 6
2.1 熱力學(xué)基礎(chǔ) 6
2.1.1 熱力學(xué)第一定律 6
2.1.2 熱力學(xué)第二定律 7
2.1.3 熱力學(xué)關(guān)系式 10
2.1.4 比熱容 13
2.1.5 熱力學(xué)第三定律 15
2.2 傳統(tǒng)傳熱學(xué)經(jīng)典理論 16
2.2.1 溫度場 16
2.2.2 傅里葉導(dǎo)熱定律 17
2.2.3 獨(dú)立粒子的統(tǒng)計(jì)力學(xué) 17
2.3 熱能傳導(dǎo)的三種形式 19
2.3.1 熱傳導(dǎo) 19
2.3.2 熱對流 20
2.3.3 熱輻射 21
2.4 傳熱界面與材料 25
2.4.1 導(dǎo)熱系數(shù) 25
2.4.2 導(dǎo)熱材料的一般分類 26
2.4.3 定解條件 27
參考文獻(xiàn) 29
第3章 固體導(dǎo)熱 30
3.1 固體熱容 30
3.1.1 固體熱容的經(jīng)典理論 31
3.1.2 愛因斯坦和德拜理論 33
3.1.3 自由電子與晶格振動對固體熱容的影響 39
3.2 固體導(dǎo)熱機(jī)制 41
3.2.1 晶格導(dǎo)熱 41
3.2.2 電子導(dǎo)熱 42
3.2.3 界面導(dǎo)熱 43
3.3 固體導(dǎo)熱建模 44
3.3.1 熱傳導(dǎo)方程 44
3.3.2 熱傳導(dǎo)模型 45
3.3.3 數(shù)值方法 47
3.4 小結(jié) 49
參考文獻(xiàn) 50
第4章 流固耦合 51
4.1 流體動力學(xué)與納米流體動力學(xué) 52
4.1.1 流體動力學(xué) 52
4.1.2 納米流體動力學(xué) 54
4.2 理想氣體與理想不可壓縮模型 56
4.2.1 氣體動理論 56
4.2.2 氣體的狀態(tài)參量、平衡狀態(tài) 57
4.2.3 理想氣體與其物態(tài)方程 58
4.2.4 理想氣體的微觀模型 59
4.2.5 流體的可壓縮性與理想不可壓縮模型 61
4.3 流固耦合的方法 62
4.3.1 流固耦合力學(xué)的定義和特點(diǎn) 62
4.3.2 流固耦合求解 62
4.3.3 分離解法的耦合方式與數(shù)據(jù)傳遞 65
4.3.4 流固耦合應(yīng)用 66
4.4 小結(jié) 68
參考文獻(xiàn) 69
第5章 場驅(qū)動固液氣三相傳熱 71
5.1 蒸氣膜 71
5.1.1 相密度浮力流 72
5.1.2 浮力強(qiáng)制流動 79
5.1.3 分散的液滴 80
5.2 液體薄膜 86
5.2.1 負(fù)浮力、非波浪狀薄膜流動 86
5.2.2 負(fù)浮力、波狀薄膜流動 87
5.3 非等溫共線和聯(lián)線 88
5.3.1 接觸角 89
5.3.2 非等溫動接觸線 90
5.4 蒸發(fā)/冷凝速率的動力學(xué)上限 91
5.5 具體場景 92
5.5.1 表面氣泡形成和動力學(xué) 92
5.5.2 表面液滴形成和動力學(xué) 94
5.5.3 撞擊液滴 94
參考文獻(xiàn) 96
第6章 顯微觀測光學(xué)基礎(chǔ) 98
6.1 顯微鏡組成及其光學(xué)原理 98
6.1.1 顯微鏡的成像原理 98
6.1.2 顯微鏡的組成及鏡頭要求 99
6.1.3 顯微鏡的光瞳光闌設(shè)置 101
6.1.4 視場調(diào)節(jié) 103
6.1.5 景深及其原理 104
6.2 分辨率和有效放大率 106
6.2.1 衍射現(xiàn)象能量分布 106
6.2.2 分辨能力評判標(biāo)準(zhǔn) 108
6.2.3 分辨率 109
6.2.4 有效放大率 109
6.3 顯微鏡物鏡 110
6.3.1 物鏡的光學(xué)特性 110
6.3.2 基本物鏡的幾種類型 112
6.4 光照系統(tǒng)組成 115
6.4.1 基于不同觀測物體的照明方法 115
6.4.2 基于暗場的照明系統(tǒng) 117
6.4.3 聚光效應(yīng)及應(yīng)用 118
參考文獻(xiàn) 120
第7章 超分辨顯微技術(shù) 121
7.1 超衍射極限近場顯微法 121
7.1.1 基于超衍射極限近場的觀測方法概述 121
7.1.2 傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡概述 122
7.1.3 近場光學(xué)顯微鏡原理 122
7.1.4 近場光學(xué)顯微鏡的成像原理及結(jié)構(gòu) 126
7.1.5 近場光學(xué)顯微鏡的應(yīng)用 129
7.2 近場掃描光學(xué)顯微鏡 132
7.2.1 基于近場的顯微結(jié)構(gòu)及觀測原理 132
7.2.2 納米級探針的制作 132
7.3 基于遠(yuǎn)場的超高分辨觀測技術(shù) 138
7.3.1 遠(yuǎn)場超高分辨率顯微觀測簡介 138
7.3.2 超分辨成像技術(shù)前沿 140
7.3.3 4Pi顯微鏡 142
7.3.4 3D隨機(jī)光學(xué)重建顯微鏡 143
7.3.5 選擇性平面照明顯微鏡基本原理 145
參考文獻(xiàn) 145
第8章 光譜分析 146
8.1 拉曼光譜技術(shù) 146
8.1.1 原理及技術(shù)發(fā)展 146
8.1.2 拉曼測溫法 149
8.1.3 拉曼分析系統(tǒng)組成 152
8.1.4 拉曼光譜分析技術(shù)的應(yīng)用 154
8.2 近紅外光譜分析 156
8.2.1 近紅外光譜分析的發(fā)展歷程 156
8.2.2 近紅外光譜分析的原理和技術(shù)流程 158
8.2.3 近紅外光譜分析技術(shù)的應(yīng)用 160
參考文獻(xiàn) 162
第9章 暗場光學(xué)顯微鏡 165
9.1 DFM原理 165
9.2 DFM應(yīng)用 167
9.2.1 定量分析 168
9.2.2 計(jì)數(shù)分析 168
9.2.3 聚合 168
9.2.4 折射率和形態(tài) 170
9.2.5 等離子標(biāo)尺 171
9.2.6 方法探索 172
9.2.7 動態(tài)監(jiān)測 173
9.2.8 反應(yīng)過程分析 173
9.2.9 材料加工 174
9.2.10 生物測定 175
9.3 其他新出現(xiàn)的應(yīng)用 176
9.3.1 材料性能評估 176
9.3.2 環(huán)境/植物樣本的檢測 177
9.3.3 生物醫(yī)學(xué)研究 177
9.4 技術(shù)組合 178
9.4.1 組合熒光成像 178
9.4.2 組合SERS 179
9.4.3 其他組合成像 179
9.5 DFM輔助分析 179
9.5.1 用于表征 180
9.5.2 輔助分析 180
9.6 非線性暗場光學(xué)顯微鏡 180
9.7 光聲暗場顯微鏡 181
參考文獻(xiàn) 181
第10章 單相對流傳熱 184
10.1 對流傳熱概述 184
10.1.1 牛頓冷卻公式 184
10.1.2 影響對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的因素 185
10.1.3 對流換熱微分方程 186
10.1.4 流動邊界層和熱邊界層 187
10.1.5 特征數(shù)方程式 188
10.2 管內(nèi)受迫對流換熱 189
10.2.1 一般分析 189
10.2.2 管內(nèi)對流換熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式 191
10.2.3 管槽內(nèi)部強(qiáng)制對流換熱的強(qiáng)化 192
10.3 外掠圓管對流換熱 193
10.3.1 橫掠單管對流換熱 193
10.3.2 橫掠管束對流換熱 193
10.4 自然對流傳熱 195
10.4.1 自然對流傳熱模式 195
10.4.2 流動與換熱特征 196
10.5 混合對流傳熱 197
參考文獻(xiàn) 197
第11章 相變對流傳熱 199
11.1 凝結(jié)傳熱 199
11.1.1 凝結(jié)傳熱的形式 199
11.1.2 主要傳熱熱阻 201
11.1.3 膜狀凝結(jié)換熱的規(guī)律 201
11.1.4 珠狀凝結(jié)換熱的規(guī)律 202
11.2 沸騰傳熱 203
11.2.1 沸騰傳熱的形式 203
11.2.2 沸騰傳熱的規(guī)律 205
11.2.3 強(qiáng)化池內(nèi)沸騰 205
11.2.4 強(qiáng)化流動沸騰 206
參考文獻(xiàn) 207
第12章 熱電制冷 208
12.1 熱電制冷原理 208
12.1.1 塞貝克效應(yīng) 208
12.1.2 佩爾捷效應(yīng) 210
12.1.3 湯姆孫效應(yīng) 210
12.1.4 焦耳效應(yīng) 211
12.1.5 傅里葉效應(yīng) 211
12.2 熱電冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 211
12.2.1 熱電堆 212
12.2.2 散熱系統(tǒng) 213
12.3 熱電冷卻器的熱力學(xué)分析 214
12.4 熱電制冷的工作狀況分析 215
12.4.1 熱電優(yōu)值 215
12.4.2 最大制冷效率狀態(tài) 217
12.4.3 最大制冷量狀態(tài) 218
12.5 熱電材料 219
12.6 小結(jié) 220
參考文獻(xiàn) 220
第13章 制冷技術(shù)前景 221
13.1 熱管散熱 221
13.1.1 熱管工作原理 221
13.1.2 熱管的流動理論 222
13.1.3 熱管的主要性能參數(shù) 225
13.1.4 微型熱管 226
13.2 相變儲熱散熱 227
13.3 液體噴射冷卻 227
參考文獻(xiàn) 228