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書籍情報
おもに初学者を対象として，材料科学，材料工学における相変態，組織形成，製造プロセスと切り離すことができない運動量・熱・物質の輸送を効率的に学ぶために本書を構成した．具体的には，学部での講義内容(15回)，自習を想定した講義と関連した内容，さらに理解を確認するための演習問題が含まれている．輸送現象論は，熱力学や統計力学と関係する部分もあり，このような項目も積極的に含めている．すべての内容は，自習でも理解できるように配慮しており，必要に応じて学習する項目を組み替えることもできる．また，専門書などで運動量，熱エネルギー，物質の輸送についてより深く学ぶときにも，本書で学習した内容が理解の助けになるはずである．
（はしがきより） |
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材料科学者のための輸送現象論
運動量・熱・物質の輸送を基礎から学ぶ
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| A5／180頁 定価（本体2800円＋税） 978-4-7536-5139-9
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| 安田秀幸（工学博士） 著 |
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 目 次 |
第1章 熱および物質移動を学ぶにあたって
1.1 輸送現象とは
1.2 材料科学，材料工学における輸送現象論
1.3 輸送現象のための数学的基礎
1.3.1 常微分，偏微分，全微分
1.3.2 勾配，発散，回転
1.3.3 円柱座標系，球座標系
1.3.4 総和記号の省略
演習1
第2章 運動量の輸送
2.1 流体の性質
2.1.1 流体の定義
2.1.2 粘度，動粘度
2.1.3 流体の分類
2.1.4 圧縮性，非圧縮性
2.2 流体運動の表現
2.2.1 ラグランジュの方法とオイラーの方法
2.2.2 流体の速度，加速度
2.2.3 流体運動のテンソル表現
2.3 層流と乱流
2.3.1 流れの乱れ
2.3.2 レイノルズ数
2.3.3 流れによる熱と物質の輸送
2.4 静止流体における力のつり合い
2.4.1 圧力
2.4.2 オイラーの平衡方程式
2.5 流体のエネルギー収支
2.5.1 質量保存則
2.5.2 エネルギーの収支
2.5.3 ベルヌーイの式
2.5.4 ベルヌーイの式の応用例
2.6 粘性流体の流れ
2.6.1 粘性によるエネルギー損失
2.6.2 ハーゲン-ポアズイユ流れ
2.6.3 円管内の乱流とレイノルズ応力
2.6.4 多孔質媒体中の流れ
2.7 流体の運動方程式
2.7.1 連続の式
2.7.2 流体に作用する応力
2.7.3 運動方程式（ナビエ-ストークスの式）
2.7.4 流動における圧力
2.7.5 ブシネスク近似
2.7.6 積分を用いた連続の式と運動量保存則
2.7.7 円柱座標系，球座標系の基礎方程式
2.7.8 流れの相似則
2.8 粘性流れ
2.8.1 境界層
2.8.2 ストークスの式
演習2
第3章 熱の輸送
3.1 熱輸送の基礎
3.1.1 熱力学に基づいた温度
3.1.2 統計力学に基づいた温度
3.1.3 フーリエの法則
3.1.4 熱伝導
3.1.5 ヴィーデマン-フランツ則
3.1.6 電磁波による伝熱
3.1.7 熱伝達
3.2 熱エネルギー保存の式
3.2.1 熱エネルギーの収支
3.2.2 円柱座標系，球座標系におけるエネルギー保存の式
3.3 強制対流による熱伝達
3.3.1 境界層内の熱伝達
3.3.2 境界層流れの基礎方程式
3.3.3 支配方程式の無次元化と相似則
3.3.4 無次元数を用いた熱伝達係数
3.4 乱流における対流熱伝達
3.4.1 レイノルズ分解
3.4.2 レイノルズ平均を用いた運動量保存則
3.4.3 レイノルズ平均を用いた熱エネルギー保存則
3.4.4 輸送に及ぼす乱流の影響に関する相似則
3.5 自然対流による熱伝達
3.5.1 自然対流
3.5.2 浮力
3.5.3 固体壁近傍の熱伝達
3.6 放射伝熱
3.6.1 黒体放射
3.6.2 黒体炉
3.6.3 プランクの法則
3.6.4 黒体の分光放射輝度
3.6.5 ステファン-ボルツマンの法則
3.6.6 ステファン-ボルツマンの法則と熱力学
3.6.7 灰色体
3.6.8 キルヒホッフの法則
3.6.9 無限平板間の熱の輸送
3.6.10 形態係数
3.6.11 鏡面反射と拡散反射
3.6.12 ガス放射
3.7 相変態を伴う熱の輸送
3.7.1 蒸発を伴う熱の輸送
3.7.2 沸騰現象
演習3
第4章 物質の輸送
4.1 物質の輸送における物理量
4.1.1 濃度・組成，速度，流束
4.1.2 拡散の駆動力
4.1.3 フィックの第1法則
4.1.4 運動量・熱・物質の拡散の類似性
4.2 物質の輸送と質量保存
4.2.1 多成分系の移流拡散方程式
4.2.2 拡散方程式
4.2.3 相互拡散
4.2.4 電気泳動
4.2.5 乱流拡散
4.2.6 一方拡散
4.2.7 運動量・熱・物質の輸送における基礎方程式
演習4
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