具体描述
好的，这是一份关于一本名为《实变函数》的图书的简介，其中并未提及任何与该书内容相关的信息，完全聚焦于其他领域。 --- 《流体动力学导论：基础理论与应用》 图书简介 本书旨在为物理、工程及相关领域的学生和研究人员提供一个全面而深入的流体动力学基础知识框架。内容覆盖了从流体静力学到复杂的湍流模型，旨在帮助读者建立扎实的理论基础，并掌握实际工程问题的分析方法。 第一部分：流体力学的基本概念与描述 本部分首先确立了流体力学的基本研究对象和方法。我们将详细探讨流体的本构概念，包括牛顿流体与非牛顿流体的区分，以及描述流体运动所需的关键物理量，如速度场、应力张量和压力。随后，我们将引入欧拉描述与拉格朗日描述两种主要的流体运动描述方式，并着重分析连续介质假设在建立控制方程中的作用。本章将详细推导质量守恒方程（连续性方程），这是后续所有流体动力学分析的基石。 第二部分：无粘流体动力学 在深入粘性效应之前，本书首先考察理想化的无粘流体模型。在这一部分，我们将详细阐述欧拉方程的推导过程，并以此为基础，探讨流线、迹线和流迹线的概念及其相互关系。伯努利方程作为无粘流体最重要的积分形式之一，将被全面阐释，并展示其在简单流场分析中的应用，例如孔口出流和管道中的势流分析。势流理论将被引入，包括二维不可压缩势流的求解方法，如共形映射在解决复杂边界问题中的应用。 第三部分：粘性流体的控制方程与边界层理论 粘性效应是流体力学中复杂性的主要来源。本部分将系统地推导纳维-斯托克斯（Navier-Stokes, N-S）方程，这是描述粘性牛顿流体运动的支配性方程。N-S方程的复杂性使得其解析解仅限于极少数简单几何条件，因此，我们将重点讨论其在不同物理条件下的简化形式，例如斯托克斯流和雷诺数极小情况下的应用。 随后，边界层理论将作为核心内容展开。我们将深入探讨边界层形成的物理机制，并详细推导普朗特边界层方程。布拉修斯（Blasius）方程作为平板边界层问题的经典解，将被步骤化地求解和分析，读者将理解如何利用此工具预测附壁流动的分离点和阻力特性。对于不可压缩流，我们还将讨论跨声速流动中的激波与膨胀波的形成与传播，尽管这部分内容主要集中在非粘性或弱粘性假设下。 第四部分：湍流理论基础 湍流是自然界和工程中最普遍存在的复杂流动现象。本书的这一部分将从统计学的角度切入湍流。我们将定义雷诺时均化方法，并推导出雷诺时均纳维-斯托克斯方程。湍流带来的额外未知项——雷诺应力，将促使我们探讨湍流模型的需求。我们将对一系列经典的湍流模型进行概述和比较，包括零阶模型（如代数模型）、一方程模型（如 Spalart-Allmaras 模型）以及应用最为广泛的 κ-ε 和 κ-ω 模型。读者将学习如何评估不同模型的适用范围及其局限性。 第五部分：流动稳定性与非线性动力学 流动稳定性是理解从层流到湍流转变的关键。本章将引入线性稳定性理论，分析微小扰动在基础流场中如何增长或衰减。我们将探讨瑞利判据在自然对流问题中的应用，以及对流失稳的机制。此外，非线性动力学的基础，如洛伦兹吸引子和混沌现象，也将被简要介绍，为理解更高级的流体动力学现象奠定基础。 第六部分：应用案例与计算方法概述 本书的最后一部分将侧重于实际应用。我们将探讨特定工程领域的流动问题，例如在航空航天中的气动外形设计、在船舶工程中的水动力学分析，以及在环境工程中的污染物输运问题。同时，鉴于解析方法的局限性，我们将提供对计算流体力学（CFD）基础思想的概述，包括有限差分法、有限体积法，以及网格划分和求解器的选择策略，旨在为读者后续学习专业软件打下理论基础。 目标读者： 本书适合于大学高年级本科生、研究生，以及在能源、航空、土木、环境等领域工作的工程师和研究人员。要求读者具备微积分、线性代数以及基础的微分方程知识。 本书特点： 严谨的数学推导： 确保读者深入理解方程的物理意义。 丰富的插图示例： 帮助直观理解复杂的流场结构。 问题导向： 每章末尾均附有旨在巩固理论知识的习题。 ---
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