非平衡蒸发和冷凝过程的解析解

本书针对复杂动力及武器装备系统中涉及的强瞬态非平衡蒸发和冷凝过程进行探讨，从基本理论出发，讨论了微观层面上的分子动力学特性、介观尺度的玻尔兹曼方程和宏观尺度的解析解。本书首先讨论了复杂系统中包含非平衡蒸发和冷凝的强相变过程的特征，并从分子动力学和玻尔兹曼方程的角度对其进行解释。之后讨论非平衡效应对相界面特性的影响规律，提出混合模型，并基于此求解强蒸发和强冷凝过程的动力学解析解。此外，还总结并评价已有的半经验模型的适用性。

前言1 问题介绍1.1 分子运动理论 1.2 关于玻尔兹曼方程的讨论1.3 玻尔兹曼方程的精确解1.4 强相变过程参考文献2 非平衡作用对相界面的影响2.1 分子流的守恒方程 2.1.1 分布函数 2.1.2 分子流2.2 向真空内的蒸发 2.2.1 Hertz-Knudsen方程 2.2.2 修正的Hertz-Knudsen方程2.3 外推边界条件2.4 调节系数2.5 线性动理论 2.5.1 弱过程 2.5.2 不可渗透界面（热量传递） 2.5.3 不可渗透界面（动量传递） 2.5.4 相变 2.5.5 边界条件2.6 强蒸发过程中的问题简介 2.6.1 守恒方程 2.6.2 Crout模型 2.6.3 Anisimov模型 2.6.4 Rose模型 2.6.5 混合模型参考文献3 强蒸发的近似动力学分析3.1 守恒方程3.2 混合表面3.3 质量流密度限制3.4 小结参考文献4 强蒸发的半经验模型4.1 强蒸发4.2 近似解析模型4.3 现有方法分析4.4 半经验模型 4.4.1 线性阶跃 4.4.2 非线性阶跃 4.4.3 加和阶跃 4.4.4 模型设计考量4.5 半经验模型的验证 4.5.1 单原子气体（β=1） 4.5.2 单原子气体（0<β≤1） 4.5.3 音速蒸发（0<β≤1） 4.5.4 多原子气体（β=1） 4.5.5 最大质量流密度4.6 结束语4.7 小结参考文献5 强冷凝过程的近似动力学分析5.1 宏观模型5.2 强蒸发5.3 强冷凝5.4 混合模型5.5 求解结果5.6 音速冷凝5.7 超音速冷凝5.8 小结参考文献6 蒸发和冷凝的线性动力学分析6.1 守恒方程6.2 平衡冷凝条件6.3 线性动力学分析 6.3.1 方程的线性化 6.3.2 对称和非对称问题 6.3.3 动力学阶跃 6.3.4 进一步评价6.4 小结参考文献7 蒸汽气泡生长过程的二元方案7.1 生长过程的限制性方案7.2 能量-热方案 7.2.1 Jakob数 7.2.2 Plesset-Zwick公式 7.2.3 Scriven解 7.2.4 近似解7.3 生长过程的二元方案 7.3.1 粘性-惯性方案 7.3.2 非平衡-热方案 7.3.3 惯性-热方案 7.3.4 高过热区域7.4 小结参考文献8 蒸汽气泡生长过程中的压力阻塞效应8.1 惯性-热方案8.2 压力阻塞效应8.3 亚稳态区域的Stefan数8.4 丁烷液滴的起泡过程8.5 寻找解析解8.6 小结参考文献9 三相相界面的蒸发弯液面9.1 蒸发弯液面9.2 近似解析解9.3 纳米尺度液膜9.4 平均传热系数9.5 分子动力学影响9.6 小结参考文献10 球状外形对分子动力学特性的影响10.1 简化假设10.2 流动的水动力学特性10.3 液滴平衡状态10.4 小结参考文献11 圆柱绕流（蒸汽冷凝）11.1 极限热交换率11.2 滞止蒸汽的渐进状态11.3 压力渐进11.4 界面边界上的切向应力11.5 结果和讨论11.6 小结参考文献附录A：膜态沸腾过程的传热附录B：球床内的传热索引