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出版者:中国电力出版社

作者:陈忠海

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:2004-5-1

价格:29.8

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787508320953

丛书系列:

图书标签:

• 热工学
• 热力学
• 传热学
• 流体力学
• 工程热物理
• 热工基础
• 能源工程
• 机械工程
• 工业工程
• 热交换器

现代流体力学原理与应用 本书导言 在工程科学的宏大叙事中，流体力学无疑占据着举足轻重的地位。它如同自然界运行的一条无形之脉，深刻影响着从宏观的气象变幻到微观的生物动力学过程。本书《现代流体力学原理与应用》旨在为读者构建一个全面、深入且与现代工程实践紧密结合的流体力学知识体系。我们避免了仅仅停留在经典理论的罗列，而是力求展现流体力学在当前科技前沿中的核心价值与应用潜力。 第一部分：流体运动的基础理论 本部分聚焦于流体力学的基本数学描述和物理概念的奠基工作。我们将从物质观和场论的视角审视流体，明确流体元微元的选取与描述方法。 第一章：流体的本构与描述 首先，本书详尽阐述了流体的基本性质，包括密度、粘度（牛顿流体与非牛顿流体）、表面张力以及可压缩性。我们对流体的微观结构与宏观力学性质之间的内在联系进行了深入探讨，特别是温度和压力对流体状态方程的影响。 在描述流体运动方面，我们详细介绍了拉格朗日描述和欧拉描述的数学形式及其相互转化。核心的运动方程——纳维-斯托克斯（Navier-Stokes）方程——将作为贯穿全书的分析工具。本书特别强调了张量分析在理解流体剪切应力、压力梯度和惯性力中的关键作用，为后续的复杂流动分析打下坚实的数学基础。 第二章：运动学与基本守恒定律 运动学分析是理解流场结构的前提。我们系统讲解了速度场、流线、迹线和时间线，并引入了流体微团的线段、面积和体积变化的瞬时速率描述，即应变率张量的求解。 守恒定律是流体力学的基石。本书严格推导了基于控制体分析的质量守恒（连续性方程）、动量守恒（牛顿第二定律在流体中的体现）、以及能量守恒（热力学第一定律在流动系统中的应用）。对于能量方程，我们详细区分了粘性耗散项、热传导项与对外功输入项的贡献，并探讨了等熵流动、绝热流动等特殊情况下的简化形式。 第二部分：理想流体与粘性流动的经典解析 本部分将解析导出的守恒方程在特定简化条件下的经典解，这些解构成了流体力学分析的工具箱。 第三章：不可压缩无粘流动（欧拉方程的应用） 在无粘性（理想流体）的假设下，纳维-斯托克斯方程简化为欧拉方程。我们重点分析了伯努利方程的完整形式及其物理意义，探讨了其在静压、动压、总压之间的关系。伯努利方程在航空航天（如翼型上表面的低压区形成）和水利工程（如堰流分析）中的应用案例被详细剖析。 此外，本章还引入了势流理论。通过复变函数方法，我们构建了二维平面势流的解析解，包括源、汇、偶极子以及它们叠加形成的复杂流型，如对绕流体的库塔-茹科夫斯基（Kutta-Joukowski）定理的阐释。 第四章：粘性流动基础与边界层理论 粘性是现实世界流动的关键特征。本书深入探讨了牛顿粘性流体的应力应变关系，并着重分析了粘性对流场的影响。 核心内容聚焦于边界层理论。我们详细介绍了普朗特（Prandtl）边界层概念的提出背景和物理基础。对于定常、不可压缩、二维的平板湍流和层流，本书采用了普朗特-卡门积分方程的方法，推导了层流边界层厚度与位移厚度的解析近似解，并讨论了动量积分法在工程估算中的实用性。对边界层分离现象的成因、后果及其控制措施，进行了深入的理论与工程探讨。 第三部分：更广阔的流动范畴与高级分析方法 本部分将研究突破经典简化假设的流动现象，引入非定常、高/低速流动，并概述现代计算方法的地位。 第五章：管道流动与内部流 管道流动是机械和化工过程中的核心问题。我们区分了层流和湍流，并着重讨论了湍流的统计特性，如雷诺应力。对于内部流，我们系统阐述了达西-韦斯巴赫公式的推导与应用，并利用莫迪图（Moody Chart） 阐述了相对粗糙度对沿程摩擦因数的影响规律。此外，对于局部阻力（如阀门、弯管）的处理方法也被纳入分析范畴。 第六章：可压缩流动基础 当流速接近或超过音速时，密度变化成为主导因素。本章引入了马赫数的概念，并详细分析了等熵流的特性，包括流管面积变化对流速的影响。 关键分析对象是正激波和斜激波。通过罗伊关系式和正激波关系式，本书量化了激波前后压力、温度、密度和马赫数的变化。对拉伐尔喷管的性能分析，特别是关于阻塞现象和超音速膨胀的应用，提供了实际工程实例。 第七章：非定常流动与涡旋动力学 我们探讨了不随时间变化的流动（定常）之外的复杂情况。非定常流动分析要求解含时间导数的纳维-斯托克斯方程。 本章侧重于涡旋动力学，这是理解高雷诺数流动和复杂混合过程的关键。我们引入了环量定理（克雷布斯定理），并讨论了涡度方程，展示了粘性如何产生和耗散涡量。对二维非定常流动的数值模拟方法，如有限差分法在求解非线性对流项中的挑战，进行了简要的概述。 第八章：计算流体力学（CFD）导论 现代工程设计越来越依赖于数值方法。本章作为方法的桥梁，向读者介绍计算流体力学的基本流程。我们讨论了求解纳维-斯托克斯方程的关键技术： 1. 网格生成：结构化与非结构化网格的优缺点。 2. 离散化方法：有限体积法（FVM）作为主流方法的介绍。 3. 压力-速度耦合算法：如SIMPLE（Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations）算法的基本思想。 本书强调，CFD是对解析解和实验数据的有力补充，而非替代品。 结论与展望 《现代流体力学原理与应用》最终目标是使读者能够熟练运用物理概念和数学工具来分析和解决复杂的工程问题。流体力学的前沿正朝着多相流、微尺度流动和湍流模型的精确化方向发展，本书所奠定的坚实基础，将确保读者能够适应这些不断演进的挑战。我们期望本书能成为工程师、研究人员以及高年级本科生深入理解流体运动规律的权威参考。

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初次拿到这本书时，最吸引我的是它所构建的那个宏大而严谨的知识体系。这本书的叙事方式很有特色，它似乎是将一位资深工程师的多年经验浓缩在了其中，那种行文的自信感和对细节的把握令人信服。我特别喜欢其中关于“能量守恒”在不同参考系下应用的章节，作者通过一系列巧妙的虚拟实验设计，展示了如何在一个复杂的、非惯性参考系中正确地应用能量方程，这对于处理高速运动设备或飞行器中的热力问题至关重要。书中对流体静力学和动力的平衡分析也做得非常到位，尤其是在处理管道流动中的摩擦损失和局部阻力时，提供的经验公式和校正系数非常全面和实用，这些都是在标准教科书中难以找到的“野路子”经验。这本书给我的感觉是，它不是在教你如何考试，而是在训练你如何去“设计”和“诊断”一个真实的热能设备。虽然阅读中可能会遇到一些涉及到张量分析的复杂推导，需要一定的数学功底来跟进，但一旦理解了，对热力学问题的理解将上升到一个新的维度，不再局限于二维的平面分析，而是进入了多维度的空间认知。这是一本值得反复研读，并可以作为案头参考手册的优秀著作。

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这本书的装帧设计真的有点过于保守了，如果能换成更现代、更轻盈的纸张和更清爽的字体，阅读体验或许能提升一个档次。内容上，我感觉这本书在讲解基础概念时显得有些过于冗长和重复，尤其是开篇几章，对于我这种已经掌握了基础热力学概念的人来说，显得有些拖沓。作者似乎过于倾向于用文字描述来替代直观的图示，导致一些热力循环的分析，比如布雷顿循环和朗肯循环的改进方案，读起来需要不断地在文字和脑海中构建流程图，效率偏低。我更期待看到一些实际工程案例的深度剖析，比如某个特定行业的锅炉设计或制冷系统的优化过程，这样能更好地将书本知识与现实工业场景对接起来。书中的习题部分设置得倒是合理，但多数集中在数值计算上，对于培养设计思维和批判性分析能力方面的题目相对较少，这使得这本书更像是一本计算手册，而非一本启发思维的教学用书。总而言之，它提供了一个扎实但略显陈旧的知识框架，适合那些需要从零开始、慢速学习的初学者，但对于追求效率和前沿应用的研究者来说，可能需要补充其他更具操作性的资料。

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这本书的出版质量实在让人不敢恭维，印刷的墨迹深浅不一，好几页的图表线条都有些模糊，这对于需要精确读取数据的工程书籍来说，是个致命的缺陷。从内容结构来看，这本书最大的亮点在于其对“热工测量”和“自动控制”在热力系统中的应用部分进行了相当详尽的介绍。这部分内容是很多传统热力学教材中常常一带而过的，但恰恰是现代工业生产中确保系统稳定运行的关键。作者没有停留在理论层面，而是详细介绍了各种传感器的工作原理、误差分析以及数据采集的方法，这对于未来想从事热能系统监控和优化岗位的读者来说，简直是一份宝贵的参考资料。书中对PID控制在温度和压力调节中的应用实例分析得非常透彻，从理论模型的建立到实际参数的整定，每一步的逻辑推导都非常清晰。这种将热力学与现代检测技术紧密结合的视角，极大地拓宽了我对“热工基础”的理解边界，让我意识到现代热工不再是单纯的能量转换，更是一门精密的控制科学。可惜的是，尽管理论扎实，但书中对这些测量和控制系统在极端工况下的鲁棒性分析略显不足，希望后续修订版能加强这方面的探讨。

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我花了整整一个周末的时间来啃这本书，老实说，它的内容密度相当高，需要非常专注的心神才能消化。这本书的深度远超我预期的“基础”二字所暗示的范畴。它仿佛一本武林秘籍，把基础的招式拆解得极其细致，每一个公式的推导过程都力求完整，中间几乎没有跳步。对于那些有一定背景知识的读者，这本书的价值主要体现在它对理论深层次原理的挖掘上。作者对熵增原理的阐述尤为深刻，不再是简单的文字描述，而是通过一系列复杂的数学模型和案例分析，展示了其在工程限制条件下的实际意义和限制边界。其中关于理想气体与实际气体状态方程的对比分析部分，简直是一场思维的盛宴，它迫使我重新审视那些平时习以为常的简化假设。我发现，很多我在别处读到的模糊概念，在这本书里得到了清晰的界定和明确的区分。这本书的语言风格是那种非常典型的学术型写作，精准、客观，每一个词语的选择都经过了斟酌，毫不拖泥带水。虽然阅读过程偶尔会感到吃力，需要反复查阅附录的常数表和符号定义，但每攻克一个难点，那种成就感是无可替代的，它真正锻造的是读者的分析能力和解决问题的内功。

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这本书的装帧设计很有意思，封面采用了沉稳的深蓝色调，配上手写体的书名“热工基础”，给人一种既专业又带着些许人文气息的感觉。初次翻阅时，我主要是被它清晰的排版所吸引。章节之间的逻辑衔接非常自然，从最基础的热力学定律讲起，逐步深入到传热、传质等核心概念，每一步的递进都像是精心铺设的台阶，让人感觉学习过程是循序渐进、扎实可靠的。特别是对于那些初次接触热工学这门学科的读者来说，作者在引入新概念时，总会不厌其烦地用一些生活化的例子来打比方，比如用烧水壶的比喻来解释热平衡，这种细致入微的讲解方式极大地降低了理解门槛。书中配有大量的插图和流程图，这些图示不仅美观，更重要的是它们精准地捕捉了物理过程的关键点，使得那些抽象的能量流动和状态变化变得可视化。我个人非常欣赏这种将理论与实践紧密结合的编排思路，它让我觉得这不仅仅是一本理论教材，更像是一本指导工程师思考的书籍。阅读下来，我对热力系统的基本运行逻辑有了脱胎换骨的认识，那种豁然开朗的感觉，很大程度上归功于作者在构建知识体系时的严谨与匠心。

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