随着汽车行业的不断发展，高效的热管理系统成为汽车行业的关键技术之一。本书分为汽车热力学、汽车传热学、汽车流体力学三篇，在介绍三篇的基础知识点和基本规律的同时，更加注重理论知识与汽车实用技术相结合，旨在全面增强读者理论与实践相结合的能力。

本书系统讲解了汽车工程中涉及热力学、传热学和流体力学的基础知识及其应用。第一篇介绍热力学基本概念，涵盖热力学定律、水蒸气与湿空气性质、内燃机工作原理、发动机冷却系统、汽车空调及热泵循环等内容，为理解汽车制冷系统奠定基础。第二篇围绕传热学，讲解热传导、热对流和热辐射三种热传递方式，并结合发动机导热与传热分析，培养基于能量守恒的传热计算能力。第三篇探讨流体力学，介绍流体静力学、动力学、气体动力学及流动阻力等知识，并分析空气动力学在汽车设计、噪声控制、热管理及实验研究中的应用。通过系统学习本书，读者可掌握汽车热管理及动力系统的核心理论，为解决实际工程问题提供坚实基础。

本书可作为高等院校汽车热管理、新能源汽车相关专业的教材，也适用于汽车相关行业的有关人员学习参考。

·三合一知识体系重构：打破传统学科割裂状态，将热力学、传热学、流体力学三大板块有机整合，形成完整的汽车热流学知识闭环，一站式解决汽车能量转换与传递的教学需求。
·强工程导向，直击行业痛点：摒弃纯理论推导，紧密结合汽车工程实际。重点解析发动机冷却、热泵循环、电池热管理、空气动力学降噪等核心应用场景，培养学生解决实际工程问题的能力。
·内容层层递进，逻辑严密：从基础概念（如熵增原理、傅里叶定律）入手，逐步过渡到复杂系统分析（如兰金循环优化、辐射换热计算、边界层理论），符合认知规律，降低学习门槛。
·依托重点实验室，内容权威前瞻：依托全省新能源车辆热管理重点实验室资源，内容不仅涵盖传统内燃机，更深入新能源汽车热管理前沿技术，确保教材的科学性与前瞻性。

随着汽车行业的不断发展，高效的热管理系统成为汽车行业的关键技术之一。本书是为热管理专业以及广大汽车服务工程专业的学生和专业人员提供的技术基础教材，全书分为汽车热力学、汽车传热学以及汽车流体力学三篇知识内容,在介绍三篇的基础知识点和基本规律的同时，更加注重理论知识与汽车实用技术相结合，旨在为本科及高职院校的教学研究型与技术应用型学生提供全面丰富的汽车热流学知识。

本书第一篇主要介绍了热力学的基础概念以及在汽车中的应用，热力学第一、第二定律的基本概念和性质以及在汽车动力系统中的应用与影响，水蒸气和湿空气的性质与简单热力循环以及在汽车上的应用，涵盖了内燃机、发动机冷却系统、汽车空调系统工作原理等知识。另外，本篇聚焦于热泵循环，深入剖析制冷循环的类型、热力学分析以及热泵系统组件等内容，旨在使学生全面掌握汽车制冷系统的理论基础与实际应用，为学生后续深入学习汽车空调系统等专业知识奠定坚实基础。最后，在深刻了解热力学的基本概念后，向汽车相关专业知识进行拓展。

第二篇为传热学，按照热传导、热对流和热辐射三种热传递方式进行内容的编排，依次介绍了导热的机理及典型的一维导热问题、对流换热的计算及对流换热问题的数学描述、热辐射换热的基础及辐射换热计算。汽车工程领域存在大量的热传导现象，为加强对传热学的理解，本篇介绍了最基本的传热理论，分析了汽车发动机的导热现象，培养读者基于能量守恒分析来建立传热微分方程的方法。

第三篇探讨了流体力学的基础知识、流体运动学与流动特性及其在汽车领域的应用。本篇介绍了流体的基本概念，流体静力学、流体动力学基础，气体动力学基础，流动阻力与能量损失以及边界层理论与相似性原理等内容，涵盖了空气动力学在汽车设计中的应用、噪声控制与防尘防水、汽车热管理系统以及汽车空气动力学实验研究与数值计算等方面。

通过系统学习，读者可在深刻理解流体力学基本概念的基础上，将其灵活应用于实际问题的解决。三篇内容，涵盖了汽车热流学领域的基本定理和相关知识，读者在收获知识的同时，也能增强理论与实践相结合的能力。

在本书完稿之际，作者衷心感谢全省新能源车辆热管理重点实验室的大力支持，研究生魏晨旭、谌威、李贤贤、王丰、余庆龙、刘隽宜、程俊杰也在文献整理、插图制作、文字校对等方面提供了很多帮助。

由于编者水平有限，书中的缺点和错误在所难免，欢迎读者批评指正。

熊树生，工学博士、研究员、博士生导师、俄罗斯工程院外籍院士、浙江大学求是科研教授、中科院客座教授、注册机动车鉴定评估师。国家级能源与动力实验教学中心副主任、浙江大学龙泉创新中心主任、龙泉产业创新研究院院长、长三角新能源汽车产业联盟特聘专家。
主持2018年国家重大科技研发项目子项目---燃料电池增程式电动轿车及SUV的研发及产业化；主持2023年度浙江省科技厅领雁计划超长航时氢电混合动力无人机；主研十四五国家重点研发计划新能源汽车重点专项子项目乘用车高功率密度燃料电池电堆及发动机技术；主持并运行1.3亿元的浙江大学龙泉创新中心建设项目、主持并运行1.5亿元的龙泉产业创新研究院建设项目。完成了多项国家和省部级基金项目，以及企业的重大研究开发项目，研究的内容主要涉及：燃料电池汽车、混合动力系统、纯电动汽车等新能源汽车，氢气、CNG、LPG、沼气、煤气、醇醚等清洁能源发动机及汽车。在国家一级刊物或国际学术刊物及会议上发表论文100多篇，其中被SCI、EI收录的八十多篇；起草国家行业标准2项，浙江制造标准5项；申请专利100多项，其中发明专利九十多项获中国发明创新二等奖、中国产学研合作创新奖、吴文俊人工智能科技奖及省部级和教育厅科技奖等五项。
近10年来柔性挂职龙泉市人民政府市长助理。龙泉汽车空调产业产值从市校合作前的不到20个亿，增长到2022年超过100个亿。初步实现了汽车空调生产制造在龙泉、检测检验在龙泉、标准制定在龙泉。

前言
第1篇汽车热力学
第1章汽车热力学基础概念3
1.1热力学概述3
1.2热力学系统与热力过程4
1.2.1热力学系统4
1.2.2热力过程5
1.2.3热力循环7
1.2.4热力学状态8
1.3状态变量与状态方程10
1.3.1平衡状态10
1.3.2状态参数与状态方程11
1.4热量与功12
1.4.1功的计算以及热量的概念12
1.4.2熵与温熵图14
第2章热力学定律16
2.1热力学第一定律16
2.1.1热力学第一定律的实质16
2.1.2能量的传递形式16
2.1.3热力学第一定律在汽车上的应用17
2.1.4理想气体的热力过程22
2.1.5在p-V、T-s图上绘制过程线25
2.2热力学第二定律26
2.2.1热力学第二定律的实质26
2.2.2卡诺循环和卡诺定理27
2.2.3熵和克劳修斯积分式28
2.2.4孤立系统熵增原理31
第3章水蒸气和湿空气33
3.1水蒸气基本性质33
3.1.1水蒸气的定压汽化过程33
3.1.2水蒸气定压汽化过程的p-V、T-s图34
3.1.3水蒸气的基本热力过程35
3.2湿空气基本性质36
3.2.1湿空气的状态36
3.2.2湿空气的焓37
第4章热力循环与在热机上的应用38
4.1蒸汽动力循环38
4.1.1兰金循环38
4.1.2蒸汽参数对循环热效率的影响40
4.1.3再热循环41
4.1.4回热循环42
4.1.5热电联供循环42
4.2活塞式内燃机循环43
4.2.1活塞式内燃机的构造和工作原理43
4.2.2活塞式内燃机的理想循环45
4.2.3定容加热循环46
4.2.4定压加热循环47
第5章热泵循环49
5.1制冷循环类型49
5.1.1蒸气压缩式制冷循环49
5.1.2热能驱动制冷循环51
5.1.3其他制冷技术54
5.2蒸气制冷循环热力学分析56
5.3热泵系统组件57
5.3.1压缩机57
5.3.2热交换器57
5.4汽车热管理系统60
5.4.1汽车热管理系统分类60
5.4.2汽车空调制冷循环工作流程61
第2篇汽车传热学
第6章汽车传热学基本概念65
6.1汽车传热学概述65
6.1.1传热学在汽车领域的应用概述65
6.1.2汽车传热学的重要意义66
6.2热量传递的三种方式66
6.2.1热传导66
6.2.2热对流67
6.2.3热辐射68
第7章热传导69
7.1热传导机理69
7.2热传导的基本定律69
7.2.1温度场69
7.2.2温度梯度70
7.2.3傅里叶定律70
7.2.4导热系数71
7.3典型一维稳态导热问题71
7.3.1平壁的稳态导热72
7.3.2圆筒壁的稳态导热74
7.3.3肋片的稳态导热75
7.4汽车发动机导热现象80
第8章热对流81
8.1热对流现象81
8.2热对流的计算81
8.3影响热对流的因素82
8.4对流换热微分方程组83
8.4.1热边界层83
8.4.2表面传热系数84
8.5对流传热问题的数学描述84
8.5.1能量微分方程84
8.5.2微分方程组86
8.6风冷发动机87
第9章热辐射和辐射换热88
9.1热辐射现象88
9.2物体对热辐射能的吸收、反射和穿透89
9.3黑体辐射的基本定律89
9.3.1辐射力和辐射强度90
9.3.2普朗克定律91
9.3.3斯特藩-玻尔兹曼定律92
9.3.4兰贝特定律92
9.4实际物体辐射92
9.4.1实际物体的辐射和吸收特性92
9.4.2基尔霍夫定律93
9.4.3灰体94
9.5两物体间辐射换热量的计算94
9.5.1辐射传热的角系数94
9.5.2角系数的计算方法96
9.5.3黑体表面之间的辐射换热97
9.5.4漫灰表面之间的辐射换热97
9.6气体辐射和火焰辐射简介100
9.6.1气体辐射100
9.6.2火焰辐射101
9.7发动机传热分析102
第3篇汽车流体力学
第10章汽车流体力学基础105
10.1流体的基本概念106
10.1.1流体定义与分类106
10.1.2流体力学性质106
10.1.3流体力学模型111
10.2流体静力学112
10.2.1作用在流体上的力112
10.2.2流体静压强及其特性113
10.2.3流体作用总压力116
第11章流体运动学与流体流动特性122
11.1流体动力学基础122
11.1.1描述流体运动的两种方法122
11.1.2流体运动的几何描述124
11.1.3基本方程125
11.2气体动力学基础129
11.2.1气体流动运动方程129
11.2.2气体流动参数131
11.2.3气体流动连续性方程132
11.3流动阻力与能量损失133
11.3.1沿程损失和局部损失133
11.3.2层流与紊流134
11.3.3管路流动137
11.4边界层理论与相似性原理139
11.4.1势函数和流函数139
11.4.2边界层理论与绕流运动141
11.4.3相似性原理与相似准数144
第12章汽车流体力学应用148
12.1空气动力学与汽车设计148
12.2噪声控制与防尘防水158
12.3汽车热管理系统中的流体力学161
12.4汽车空气动力学实验研究与数值计算163
参考文献165