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微流动及其元器件

作者：
计光华 计洪苗 编著
定价：
64.00元
ISBN：
978-7-04-025381-8
版面字数：
600.000千字
开本：
16开
全书页数：
466页
装帧形式：
平装
重点项目：
暂无
出版时间：
2009-03-25
读者对象：
学术著作
一级分类：
自然科学
二级分类：
机械工程
三级分类：
通用

美国麻省理工学院2001年出版的“Technology Review”杂志刊登了洛特曼的文章，指出微流动学是未来五年内可改变未来世界的十大新兴科学技术之一。微流动学是一门20世纪90年代才开始发展的、新兴的、多学科交叉的边缘性学科，被广泛应用于微机电系统、生物芯片、芯片微实验室、微全分析系统、微机器人、微飞行器，以及生物体内体液的流动、微生物及昆虫在流体中的运动等方面。

本书根据两位作者10余年的研究成果，重点讲述了微流动的基本理论、微流动的动力源以及调控微流动的元器件三部分内容，是国内首本介绍微流动的学术著作。

本书共设三篇22章。第一篇重点介绍微流动基本理论中考虑速度滑移后Burnett方程的具体化、数值计算方法及其应用。第二篇介绍引起微流动的各种动力源，例如毛细现象、动电现象、介电电泳、渗透与扩散、附壁现象、微热管、相变现象及流变现象等。第三篇介绍调节和控制微流动的各类元器件以及微流管网，包括微阀、微泵、微混合器、微分离器及微动力机械。微流动是20世纪末的新兴学科，是当今活跃的交叉学科之一。它被广泛用于各类芯片、微机电系统（MEMS）、微机器人及微飞行器等的研究与设计中。

本书适合已具备物理学、流体力学、物理化学等基本知识的大学理工科学生和研究生，以及从事各类芯片、微机电系统（MEMS）、微机器人、微飞行器等研究、开发、设计、制造的有关科技人员阅读。  

  • 主要符号说明
  • 第1章 绪论
    • 1.1 流动的多样性
    • 1.2 微流动的含义
    • 1.3 微流动的特殊效应
      • 1.3.1 稀薄效应
      • 1.3.2 不连续效应
      • 1.3.3 表面优势效应
      • 1.3.4 低雷诺数效应
      • 1.3.5 多尺度多物态效应
    • 1.4 微流动中的几个关键参数
      • 1.4.1 雷诺数
      • 1.4.2 克努森数
      • 1.4.3 马兰戈尼数
    • 1.5 微流动的应用领域
  • 第一篇 微流动的基本理论
    • 第2章 预备知识——矢量与张量的概念
      • 2.1 矢量的算法
        • 2.1.1 矢量的概念
        • 2.1.2 矢量分析
        • 2.1.3 场论用语
      • 2.2 张量的算法
        • 2.2.1 张量的概念
        • 2.2.2 张量的运算
    • 第3章 微流动分析的基础
      • 3.1 微流动概述
        • 3.1.1 根据克努森数对微流动进行分类
        • 3.1.2 微流动的处理方法
      • 3.2 气体分子动力论在微流动中的应用
        • 3.2.1 基本概念
        • 3.2.2 Liouville定理
        • 3.2.3 BBGKY方程
        • 3.2.4 由BBGKY方程组求解Boltzmann方程
        • 3.2.5 用Chapman—Enskog方法求解Boltzmann方程
      • 3.3 Boltzmann方程的三种近似方程
        • 3.3.1 Boltzmann方程的零阶近似和一阶近似——Euler方程和Navier—Stokes方程组
        • 3.3.2 Boltzmann方程的二阶近似——Burnett方程组
        • 3.3.3 Boltzmann方程的三种近似方程的比较及其应用
      • 3.4 分子作用力模型及碰撞项中各系数的确定
    • 第4章 Burnett方程组的求解方法
      • 4.1 Bunaett方程——非线性偏微分方程求解方法简介
        • 4.1.1 分析计算方法
        • 4.1.2 数值计算方法
        • 4.1.3 蒙特卡罗直接模拟法（DSMC）
      • 4.2 用分析法求解Burnett方程组
        • 4.2.1 三维微流动中的Burnett方程
        • 4.2.2 二维微流动中的Burnett方程
        • 4.2.3 不可压缩的一维微流动时的Burnett方程
        • 4.2.4 可压缩一维定常微流动时的Burnett方程
        • 4.2.5 可压缩等温一维非定常微流动时的Burnett方程
        • 4.2.6 细长微流道中等温一维定常流动时的Burnett方程
        • 4.2.7 微流道中的等温二维非定常流动时的Burnett方程
      • 4.3 Couette微流动的Burnett方程理论解
        • 4.3.1 通用式推导
        • 4.3.2 y一T函数
        • 4.3.3 y一p函数
        • 4.3.4 y一u函数
      • 4.4 与Poiseuille流相结合的Couette流
      • 4.5 能量方程与传热
    • 第5章 GDQ方法求解Burnett方程组
      • 5.1 GDQ方法简介
        • 5.1.1 GDQ方法的提出
        • 5.1.2 网格的划分
        • 5.1.3 二阶及高阶加权系数的求取
        • 5.1.4 多维空间中的GDQ方法
      • 5.2 应用GDQ方法时的技巧
        • 5.2.1 网格的选用
        • 5.2.2 初值的选取
        • 5.2.3 边界条件的确定
        • 5.2.4 流动方程组的离散化
        • 5.2.5 压力修正量的确定——SIMPLE方法
        • 5.2.6 迭代方法的选用——GaUSS—Seidel方法
      • 5.3 GDQ方法在求解不可压缩二维流动的NavieStokes方程中的应用
        • 5.3.1 不可压缩二维流动的Navier—Stokes方程
        • 5.3.2 基本方程的离散化
        • 5.3.3 迭代方法及收敛条件
        • 5.3.4 边界条件的确定
        • 5.3.5 迭代步骤、程序框图及计算结果
      • 5.4 GDQ方法在求解Burnett方程组中的应用
        • 5.4.1 不可压缩一维微流动时的Burnett方程
        • 5.4.2 Couette微流动的Burnett方程
    • 第6章 边界层内的流动及阻力系数
      • 6.1 流体动力边界层——粘性边界层
        • 6.1.1 粘性边界层对流动的影响
        • 6.1.2 充分发展的进口长度
      • 6.2 Knudsen边界层
      • 6.3 速度滑移
        • 6.3.1 速度滑移简介
        • 6.3.2 速度滑移的产生及其一阶表达式
      • 6.4 温度突跳的产生及其一阶表达式
      • 6.5 速度滑移与温度突跳的计算
        • 6.5.1 计算中的问题
        • 6.5.2 高阶速度滑移的处理方法
        • 6.5.3 动量调节系数与热量调节系数
      • 6.6 考虑速度滑移后微流动的计算
        • 6.6.1 考虑速度滑移及温度突跳后的管内流动
        • 6.6.2 在细长微流道中有速度滑移的微流动
        • 6.6.3 有滑移的Colmtte微流动
      • 6.7 边界条件
        • 6.7.1 正常情况下的边界条件
        • 6.7.2 影响边界条件的其他因素
      • 6.8 局部流动阻力
        • 6.8.1 局部流动阻力的概念
        • 6.8.2 工程上的局部阻力
        • 6.8.3 微流动元器件中的局部阻力及其利用
    • 第7章 用蒙特卡罗（MonteCarlo）直接数值模拟（13SMC）方法求解微流动
      • 7.1 DSMc方法简介
      • 7.2 求解微流动时DSMc方法的具体化
      • 7.3 求解couette微流动时13SMC方法的步骤及其程序框图
      • 7.4 DsMc计算结果与GDQ数值计算结果的比较
    • 第8章 微流动中的流体及其有关特性
  • 第二篇 微流动中的动力源及其引起的微流动
  • 第三篇 微流动中的元器件及微流管网
  • 参考文献
  • 索引

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