超急速传热

《超流氦传热》系统介绍了超流氦的基本特性、物理基础、实验手段，剖析了超流氦在冷却应用中涉及的流动与传热相关的基本热物理问题，进而对其进行了深入的分析和讨论，并对相关科学研究的前沿问题进行了介绍。针对超流氦的流动与传热特性及其在低温系统中的冷却应用，结合近年来的研究成果与进展。

《超流氦传热》内容全面新颖，适合于从事低温技术研究、设计、教学和生产的科技人员以及从事低温物理研究和应用的科研人员，特别适合于从事超流氦物理与冷却应用技术、低温流体力学与传热学、高能物理实验技术和凝聚态物理研究的科研人员阅读，也可以作为大学低温和制冷专业及凝聚态物理专业高年级学生的选修课教材和研究生的教学参考书。

前言

第1章 氦的性质及超流氦的获得

1.1 氦元素简介

1.2 气氦和液氦的性质

1.2.1 非临界区域氦的热力学性质

1.2.2 临界区域氦的热力学性质

1.2.3 非临界区域氦的输运性质

1.2.4 临界区域氦的输运性质

1.3 液氦和超流氦的获得

1.3.1 液氦的获得

1.3.2 大型氦液化(制冷)系统及液氦储存容器

1.3.3 超流氦的获得

1.4 超流氦的热物性

参考文献

第2章 超流氦的基本理论

2.1 超流氦的特异性质和二流体模型

2.2 超常导热、热机械和机械热效应

2.3 声波的传播

2.4 互摩擦作用

2.5 卡皮查热阻

2.6 超流氦沸腾现象

参考文献

第3章 超流氦的量子特性

3.1 玻色-爱因斯坦凝聚和"准粒子"的理论概念

3.2 声子和旋子

3.3 超流氦中的涡旋线

3.4 临界速度

3.5 超流氦中的量子涡旋

参考文献

第4章 超流氦流动与传热相关的实验系统及实验方法

4.1 超流氦恒温器和相关辅助系统

4.1.1 玻璃恒温器和压力控制系统

4.1.2 金属恒温器

4.2 超流氦流动与传热实验系统

4.2.1 平板加热器及导线型加热器

4.2.2 超流氦流动相关实验系统

4.3 超流氦实验研究中的各种传感器

4.3.1 压力传感器

4.3.2 温度传感器

4.4 超流氦流动与传热的可视化实验方法

4.4.1 纹影与阴影可视化方法

4.4.2 特殊的低温可视化实验系统

4.4.3 高速数字摄像机

4.4.4 超流氦沸腾传热实验过程

参考文献

第5章 超流氦中的第二声波

5.1 常规的热波方程

5.1.1 DP1模型的理论背景

5.1.2 DP1模型的提出

5.1.3 DP1导热问题的求解

5.1.4 DP1导热的一些特殊物理特性

5.2 超流氦中的一维平面第二声波研究

5.2.1 线性第二声波(无量子涡旋作用)

5.2.2 量子涡旋作用下的第二声波

5.3 超流氦浴中的非平面非线性第二声波研究

5.3.1 非平面非线性第二声波的相关实验研究

5.3.2 第二声波的衰减和热激波

5.3.3 超流氦中二维第二声波的传播特性

5.3.4 超流氦中三维第二声波的理论模型及传播特性

5.4 超流氦中第二声波的可视化实验

5.4.1 PIV在超流氦第二声波实验中的应用

5.4.2 第二声波的激光全息干涉可视化

5.4.3 纹影法对第二声波的测量研究

参考文献

第6章 超流氦的传热特性

6.1 超流氦传热中的前驱传热状态及膜态沸腾的发生

6.2 超流氦的膜态沸腾传热研究

6.2.1 饱和态超流氦的最大热流密度

6.2.2 过冷态超流氦的最大热流密度

6.3 不同形状加热元件下和不同流道中的传热情况

6.4 超流氦瞬态传热研究

参考文献

第7章 与超流氮膜态沸腾传热相关的热物理现象

7.1 超流氦膜态沸腾状态的分类

7.2 膜态沸腾过程中的压力振荡研究

7.2.1 小过冷度下的沸腾状态

7.2.2 大过冷度下的沸腾状态

7.2.3 饱和态沸腾状态下的压力振荡

7.3 超流氦沸腾过程中的温度振荡

7.3.1 在小热流密度和短加热时间情况下，噪声沸腾状态中的温度振荡

7.3.2 剧烈噪声沸腾巾的温度振荡测量

7.3.3 无噪声沸腾状态

7.3.4 噪声沸腾过程中温度振荡和压力振荡的耦合

7.4 超流氦沸腾过程中的非线性特性

7.4.1 噪声沸腾中的压力振荡过程的傅里叶分析

7.4.2 噪声沸腾中的压力振荡过程的非线性分析

7.4.3 超流氦沸腾过程中的临界自组织现象和压力振荡中的广波谱

7.4.4 超流氦沸腾过程中的不同沸腾状态的非线性分析

7.4.5 超流氦中不同沸腾状态的小波分析

参考文献

第8章 超流氦中不同沸腾状态的分界

8.1 不同氦浴温度下沸腾状态的分界

8.2 分界图的理论分析

8.2.1 噪声沸腾状态和过渡沸腾状态的分界

8.2.2.l 无噪声沸腾状态和过渡沸腾状态的分界

8.2.3 不同沸腾状态的三维分界图

8.3 过冷态超流氦沸腾中的稳定性分析

参考文献

第9章 超流氦流体力学

9.1 超流氦的流动研究

9.1.1 超流氦的理想流体运动方程

9.1.2 超流氦的黏性流体运动方程

9.2 超流氦的空泡流动

9.3 超流氦的两相流动与传热

参考文献

第10章 超流氦的冷却应用及前沿科学问题研究

10.1 超流氦冷却超导磁体

10.2 超流氦的相分离研究

10.2.1 空间相分离器的分类

10.2.2 多孔塞的工作原理

10.3 超流氦的空间应用

10.3.1 超流氦空间储存方式

10.3.2 超流氦的空间相分离系统

10.3.3 超流氦空间恒温器的结构设计

10.3.4 超流氦空间恒温器的热设计

10.3.5 超流氦空间恒温器内的液体晃动

10.4 有关超流氦研究的前沿物理问题

10.4.1 与超流氦相变相关的前沿研究

10.4.2 固氦中的超流特性研究

参考文献

……

低温技术是一门既古老又年轻的学科。从发展历史来看，在19世纪末20世纪初，unde、Dewar和Onnes等对低温技术的发展做出了巨大的贡献，使得低温技术学科得以迅速发展。低温技术作为一种重要的支撑技术，在现代许多学科和技术的发展中起到了重要的作用。近几十年来，低温及其相关技术在许多领域中扮演着越来越重要的角色，如深空探测、热核聚变技术、凝聚态物理等，它们都成为这些前沿科学研究中不可缺少的部分。在很多应用中，环境要求所需要的温度非常低且稳定，同时对冷量的大小也有较高的要求，此时使用液氦甚至超流氦来提供低温环境则成为最佳的选择。