本书是教育部战略性新兴领域“十四五”高等教育教材体系建设项目成果，是储能科学与工程新兴领域高等教育系列教材之一。本书是围绕“双碳”目标建设需要、总结储能科学与工程专业建设及热流科学教学改革成果编写而成的，是我国第一本将工程热力学、流体力学及传热学三门课程内容融合的教材。

本书共14章，包括热力学基本定律、热力过程、黏性流体运动、热量传递、换热器、典型流体机械、热力循环、热流问题数值模拟基础等内容。本书综合运用理论分析、实验研究和数值模拟的方法，注重学生的科学和工程思维能力培养，旨在培养学生建立相应的物理与数学模型和计算热力过程、热力循环、流动阻力、热量传递的能力。同时，本书还提供丰富的数字化资源以供学生拓展学习。

本书可作为高等学校能源动力、航空航天、化工、机械、环境、电子等领域的教材或教学参考书，也可供有关科技工作者参考。

前辅文
主要符号表
第1章 绪论
  1.1 能量的利用
   1.1.1 能量概述
   1.1.2 能量转化装置
  1.2 能量的储存
  1.3 连续介质假设
  1.4 基本量纲
  1.5 解题流程
  1.6 标准与规范
  1.7 精确度、准确度与有效数字
  参考文献
第2章 热流科学的基本概念及工质热力性质
  2.1 热力系统
   2.1.1 热力系统的定义
   2.1.2 热力系统的分类
  2.2 热力学状态与状态参数
   2.2.1 状态与状态参数的定义
   2.2.2 平衡状态
   2.2.3 常用的状态参数
   2.2.4 状态方程式及状态坐标图
  2.3 可逆过程的功量和热量
   2.3.1 准平衡过程与可逆过程
   2.3.2 可逆过程的功量
   2.3.3 可逆过程的热量
  2.4 热力循环
   2.4.1 热力循环的分类
   2.4.2 热力循环的经济性评价指标
  2.5 理想气体及其混合物的热力性质
   2.5.1 理想气体状态方程式
   2.5.2 理想气体的比热容
   2.5.3 理想气体的热力学能、焙和熵
   2.5.4 理想气体混合物的热力性质
  2.6 水和水蒸气的热力性质
   2.6.1 饱和状态
   2.6.2 水的定压加热汽化过程
   2.6.3 水和水蒸气的热力性质表
  思考题
  习题
  参考文献
第3章 热力学第一定律及基本热力过程
  3.1 热力学第一定律的实质及一般关系式
   3.1.1 系统的总能
   3.1.2 热力学第一定律的实质
   3.1.3 热力学第一定律的一般关系式
  3.2 闭口系统能量方程式
   3.2.1 热力学第一定律的一般数学表达式
   3.2.2 闭口系统能量方程式
  3.3 稳定流动系统能量方程式及其分析与讨论
   3.3.1 开口系统能量方程式
   3.3.2 稳定流动系统能量方程式
   3.3.3 稳定流动系统能量方程式的分析与讨论
  3.4 稳定流动系统能量方程式的应用
   3.4.1 喷管和扩压管
   3.4.2 叶轮式装置
   3.4.3 活塞式装置
   3.4.4 换热器
   3.4.5 节流装置
  3.5 理想气体基本热力过程
   3.5.1 定容过程
   3.5.2 定压过程
   3.5.3 定温过程
   3.5.4 可逆绝热过程
   3.5.5 可逆多变过程
  3.6 实际流体的基本热力过程及不可逆绝热节流过程
   3.6.1 定容过程
   3.6.2 定压过程
   3.6.3 定温过程
   3.6.4 定煽过程
   3.6.5 不可逆绝热节流过程
  思考题
  习题
第4章 热力学第二定律
  4.1 热力学第二定律概述
   4.1.1 热力过程的方向性
   4.1.2 热力学第二定律的表述
  4.2 卡诺循环和卡诺定理
   4.2.1 卡诺情环
   4.2.2 逆卡诺循环
   4.2.3 概括性卡诺循环
   4.2.4 多热源可逆循环
   4.2.5 卡诺定理
  4.3 熵、热力学第二定律的数学表达式
   4.3.1 状态参数熵的导出
   4.3.2 热力学第二定律的数学表达式
  4.4 熵方程
   4.4.1 闭口系统熵方程
   4.4.2 开口系统熵方程
  4.5 孤立系统熵增原理
   4.5.1 孤立系统熵增原理概述
   4.5.2 孤立系统熵变的计算
  4.6 熵的应用
   4.6.1 可逆过程热量计算
   4.6.2 过程方向性判据
   4.6.3 过程不可逆性度量
  4.7 烟及烟损失
   4.7.1 烟简介
   4.7.2 能量的烟
   4.7.3 烟损失与能量贬值原理
  思考题
  习题
第5章 流体运动学与动力学
  5.1 流体运动概述
   5.1.1 描述流体运动的两种方法
   5.1.2 物质导数
   5.1.3 逆线、流线和染色线
   5.1.4 流动的两种状态
  5.2 微分形式的控制方程组
   5.2.1 微分形式的连续方程
   5.2.2 粘性流体中的应力
   5.2.3 微分形式的动量方程
   5.2.4 理想流体欧拉运动方程和欧拉平衡方程
   5.2.5 理想流体沿流线的伯努利方程
  5.3 积分形式的控制方程组
   5.3.1 雷诺输运定理
   5.3.2 积分形式的连续方程
   5.3.3 积分形式的动量方程
   5.3.4 动量矩方程
  5.4 平面流动
   5.4.1 平面势流
   5.4.2 流函数和速度势函数
   5.4.3 基本平面势流及其叠加
  思考题
  习题
  参考文献
第6章 相似原理与量纲分析
  6.1 相似原理
   6.1.1 力学相似的基本概念
   6.1.2 相似定理
  6.2 量纲分析
   6.2.1 量纲与单位
   6.2.2 量纲分析法
  6.3 相似与模型试验
   6.3.1 完全相似与部分相似
   6.3.2 近似模型法
  思考题
  习题
  参考文献
第7章 黏性流体的流动
  7.1 通道内的黏性流动
   7.1.1 起始段和充分发展流动
   7.1.2 两块限大平板间的充分发展层流
   7.1.3 圆管内的充分发展层流
   7.1.4 圆管内的充分发展消流
   7.1.5 实际流体总流伯努利方程
   7.1.6 管道内沿程和局部能量损失
   7.1.7 管道计算
  7.2 黏性不可压缩流体绕物体的流动
   7.2.1 边界层
   7.2.2 边界层动量积分方程
   7.2.3 顺流平板边界层
   7.2.4 曲壁边界层及分高现象
  7.3 可压缩流动
   7.3.1 可压缩流动的基本概念
   7.3.2 一维定常可压缩流动的基本方程
   7.3.3 一维定常等熵流动
   7.3.4 收缩型喷管中的流动
  思考题
  习题
  参考文献
第8章 导热
  8.1 导热概述
   8.1.1 导热的定义
   8.1.2 导热的机理
  8.2 傅里叶导热定律
   8.2.1 温度场
   8.2.2 温度梯度
   8.2.3 博里叶导热定律
  8.3 导热问题的数学描述
   8.3.1 导热微分方程
   8.3.2 定解条件
   8.3.3 导热系数
   8.3.4 博里叶导热定律及导热微分方程的适用范围
  8.4 稳态导热
   8.4.1 通过平壁的一维稳态导热
   8.4.2 通过固筒璧的导热
   8.4.3 通过球亮的导热
   8.4.4 具有第二类、第三类边界条件的一维导热问题
   8.4.5 变截面或变导热系数的一维问题
   8.4.6 通过肋片的导独
  8.5 非稳态导热
   8.5.1 非稳态导热的基本概念
   8.5.2 零维问题的分析法——集中参数法
   8.5.3 无限大物体的非稳态导热
   8.5.4 半无限大物体的非稳态导热
  思考题
  习题
  参考文献
第9章 对流传热
  9.1 对流传热概述
   9.1.1 热对流及对流传热
   9.1.2 对流传热的影响因素
   9.1.3 对流传热的分类
   9.1.4 对流传热的研究方法
   9.1.5 如何从解得的温度场来计算表面传热系数
  9.2 对流传热问题的数学描述
   9.2.1 对流传热能量方程的推导
   9.2.2 对流传热问题完整的数学描述
  9.3 边界层型对流传热问题
   9.3.1 热边界层及热边界层能量方程
   9.3.2 二维、稿态边界层型对流传热问题的数学描述
   9.3.3 流体外掠平板传热层流分析解
   9.3.4 比拟理论
  9.4 相似原理在指导对流传热实验研究中的应用
   9.4.1 应用相似原理指导实验的安排及实验数据的整理
   9.4.2 应用特征数方程应注意的问题
  9.5 单相对流传热的实验关联式
   9.5.1 内部强制对流传热的实验关联式
   9.5.2 外部强制对流传热的实验关联式
  9.6 自然对流传热的实验关联式
   9.6.1 自然对流传热的特点
   9.6.2 自然对流传热的控制方程与相似特征数
   9.6.3 大空间自然对流传热的实验关联式
   9.6.4 有限空间自然对流传热的实验关联式
   9.6.5 混合对流简介
  9.7 单相对流传热的强化
   9.7.1 强化传热问题概述
   9.7.2 强化对流传热的常用技术
   9.7.3 强化对流传热技术的评价
  9.8 相变对流传热
   9.8.1 凝结传热的模式
   9.8.2 膜状凝结分析解及计算关联式
   9.8.3 膜状凝结的影响因素及其传热强化
   9.8.4 沸腾传热的模式
   9.8.5 大容器沸腾传热的实验关联式
   9.8.6 沸腾传热的影响因素及其强化
   9.8.7 热管简介
  思考题
  习题
  参考文献
第10章 辐射传热
  10.1 热辐射基本定律及辐射特性
   10.1.1 热辐射概述
   10.1.2 黑体热辐射的基本定律
   10.1.3 固体和液体的辐射特性
   10.1.4 实际物体对辐射能的吸收与辐射的关系
   10.1.5 气体的辐射特性
   10.1.6 太阳与环境辐射
  10.2 辐射传热的计算
   10.2.1 辐射传热的角系数
   10.2.2 两表面封闭系统的辐射传热
   10.2.3 多表面系统的辐射传热
  10.3 辐射传热的控制（强化与削弱）
   10.3.1 控制物体表面闻辐射传热的方法
   10.3.2 遮热板的原理及其应用
  思考题
  习题
  参考文献
第11章 传热过程分析与换热器的热计算
  11.1 传热过程分析
   11.1.1 传热过程及传热过程方程式
   11.1.2 通过平壁的传热过程
   11.1.3 通过圆簡壁的传热过程
   11.1.4 通过肋壁的传热过程
   11.1.5 临界热绝缘直径
   11.1.6 强化传热的突破口
   11.1.7 热阻与温差
  11.2 换热器的类型
   11.2.1 换热器的分类
   11.2.2 间壁式接热显的主要形式
   11.2.3 提高换热器紧凑度的途径
  11.3 换热器中传热过程平均温差的计算
   11.3.1 简单顺、逆流换热器平均温差的计算
   11.3.2 其他复杂布置时平均温差的计算
   11.3.3 不同流动布置形式的比较
  11.4 间壁式换热器的热计算
   11.4.1 换热器的热计算方法
   11.4.2 换热器热计算的平均温差法
   11.4.3 换热器热计算的效能——传热单元数法
   11.4.4 换热器的污垢热阻
   11.4.5 关于换热器设计的进一步说明
  11.5 热阻分离法
  思考题
  习题
  参考文献
第12章 流体机械概述
  12.1 旋转机械基本知识
   12.1.1 旋转机械概速
   12.1.2 速度三角形
  12.2 透平机械
   12.2.1 轴流透平
   12.2.2 向心遗平
  12.3 泵
   12.3.1 离心聚
   12.3.2 轴流票和混流聚
  12.4 阀门
   12.4.1 阀门概述
   12.4.2 流量方程
   12.4.3 流量特性
   12.4.4 阀门的选择
  思考题
  习题
  参考文献
第13章 热力循环
  13.1 内燃机循环
   13.1.1 分析循环的一般方法
   13.1.2 活塞式内燃机实际循环的抽象与概括
   13.1.3 活塞式内燃机的理想循环
   13.1.4 活塞式内燃机3种理想循环的比较
  13.2 燃气轮机装置循环
   13.2.1 燃气轮机装置简介
   13.2.2 燃气轮机装置的定压加热理想循环
   13.2.3 燃气轮机装置的实际循环
   13.2.4 提高燃气轮机装置循环热效率的措施
  13.3 蒸汽动力循环
   13.3.1 朗肯循环
   13.3.2 再热循环
   13.3.3 回热循环
  13.4 制冷及热泵循环
   13.4.1 压缩空气制冷循环
   13.4.2 压缩蒸气制冷循环
   13.4.3 跨临界CO2制冷循环
   13.4.4 其他制冷循环
   13.4.5 热泵循环
   13.4.6 制冷剂的性质及其发展历程
  13.5 能量综合利用
   13.5.1 热电联产循环
   13.5.2 燃气蒸汽联合循环
  思考题
  习题
  参考文献
第14章 热流问题的数值求解基础
  14.1 热流问题数值求解的基本思想
   14.1.1 物理问题数值求解的基本思想
   14.1.2 热流问题数值求解的基本步案
   14.1.3 热流问题数值求解的常用方法
  14.2 导热问题控制方程的空间与时间的离散
   14.2.1 计算空间的离散：网格生成
   14.2.2 空间导数的离散
   14.2.3 时间导数的离散
   14.2.4 导热系数为温度函数的处理
  14.3 稳态导热问题离散方程的求解
   14.3.1 高斯-赛德尔迭代法
   14.3.2 雅可比迭代法
   14.3.3 迭代法收效的充分条件及收敛判据
  14.4 非稳态导热问题的离散方程及其求解
   14.4.1 非稳态导热方程的显式与隐式格式
   14.4.2 第二类、第三类边界条件的节点方程
   14.4.3 显式格式对步长的限制
   14.4.4 相变储能的非稳态导热近似模型及计算
  14.5 数值解的误差、稳定性及对流传热的数值求解简述
   14.5.1 数值解的误差
   14.5.2 数值计算结果的网格独立解
   14.5.3 数值计算的稳定性问题
   14.5.4 对流传热数值求解的难点
   14.5.5 商业软件简介
  思考题
  习题
  参考文献
《储能热流科学基础》课程大作业
  一、典型压缩空气储能系统工程背景介绍
  二、课程大作业题目
  三、进一步的自主训练
附录
  附录1 常用单位换算表
  附录2 低压时一些常用气体的比热容
  附录3 一些气体在理想气体状态时的比定压热容
  附录4 理想气体的平均比定压热容
  附录5 理想气体的平均比热容直线关系式
  附录6 饱和水与饱和蒸汽热力性质（按照温度排序）
  附录7 饱和水与饱和蒸汽热力性质（按照压力排序）
  附录8 未饱和水与过热蒸汽热力性质
  附录9 氨（NH3）饱和液体与饱和蒸气的热力性质
  附录10 过热氨（NH3）蒸气的热力性质
  附录11 氟利昂134a的饱和性质（按照温度排序）
  附录12 氟利昂134a的饱和性质（按照压力排序）
  附录13 过热氟利昂134a蒸气的热力学性质
  附录14a 保温、建筑及其他材料的密度和导热系数
  附录14b 聚氨酯发泡材料与气凝胶
  附录14c 编织类复合材料
  附录15 几种保温、耐火材料的导热系数与温度的关系
  附录16 大气压力（p=1.013 25×105Pa）下干空气的热物理性质
  附录17 大气压力（p=1.013 25×105Pa）下标准烟气的热物理性质
  附录18 大气压力（p=1.013 25×105Pa）下过热水蒸气的热物理性质
  附录19 几种饱和液体的热物理性质
  附录20 几种液体的体胀系数
  附录21 几种液态金属的热物理性质
  附录22 几种导热油的热物理性质
  附录23 几种熔盐的热物理性质
  附录24 第一类贝塞尔函数选摘
  附录25 误差函数选摘
  附录26 金属材料的密度、比热容和导热系数
  附录27 大气压力（p=1.013 25×105Pa）下二氧化碳、氢气、氧气、氮气、氦气的热物理性质
  附录28 饱和水的热物理性质
  附录29 干饱和水蒸气的热物理性质
  附录30 长圆柱的非稳态导热线算图
  附录31 球的非稳态导热线算图
中英术语对照表