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出版者:高等教育出版社

作者:丁祖荣

出品人:

页数:241

译者:

出版时间:2003-12

价格:19.30元

装帧:简裝本

isbn号码:9787040118575

丛书系列:

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• 流体力学
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流体力学.中册 内容概述 《流体力学.中册》是一本专注于流体运动规律、介质特性及其相互作用的深入研究专著。本书紧承流体力学基础理论，将重点置于更复杂、更贴近实际应用问题的分析与探讨。全书以严谨的科学态度，系统地阐述了连续介质力学的核心概念，并在此基础上，对不可压缩流体和可压缩流体的各种运动状态、流动现象及其相关的能量转换、动量传递等关键机制进行了详尽的剖析。内容涵盖了从经典的伯努利方程到现代计算流体力学（CFD）的基础模型，力求为读者构建一个全面而深入的流体力学知识体系。 详细内容 第一篇 粘性流动的分析 本篇将深入探讨流体粘性的概念及其对流动特性的影响。我们将从粘度的微观根源入手，解释不同流体介质（如气体、液体）粘度差异的物理机制。 层流与湍流的辨析： 详细介绍层流和湍流的定义、产生条件以及表征参数，如雷诺数。我们将通过实际案例，如管道内流动、边界层发展，来阐述这两种流动形态的显著区别。重点分析湍流的统计学特性，包括平均量、脉动量、湍流强度以及能量耗散率等。 边界层理论： 边界层是粘性流动的核心概念之一。本篇将详细阐述普朗特边界层理论，包括其基本假设、流动方程的简化以及求解方法。我们将分析边界层的生成、发展、分离及其对阻力、传热等工程问题的直接影响。同时，也会涉及三维边界层以及附着和自由边界层等更复杂的边界层类型。 流动阻力与能量耗散： 粘性流动不可避免地伴随着能量的耗散，表现为流动阻力。本篇将系统梳理各种流动阻力的来源，包括形阻（压差阻力）和摩阻（表面摩擦阻力）。针对不同几何形状的物体（如平板、圆柱、翼型）和不同的流动条件（如层流、湍流），分析其阻力系数的计算与评估方法。同时，也将探讨如何通过优化设计来减小流动阻力，提高能量利用效率。 粘性流动的控制方程： 在此基础上，我们将推导并深入分析Navier-Stokes方程在不同简化情况下的应用。重点关注粘性项在方程中的作用，以及如何通过数值方法求解这些复杂的非线性偏微分方程。 第二篇 伯努利方程及其推广 本篇将系统阐述流体力学中最基本且应用最广泛的能量守恒方程——伯努利方程，并探讨其适用范围与推广形式。 伯努利方程的推导与阐释： 将从能量守恒和动量守恒的角度，详细推导适用于理想流体（无粘性、不可压缩）的伯努利方程。我们将深刻理解方程中各术语（静压能、动压能、位能）的物理意义，以及它们之间的相互转换关系。 伯努利方程的应用： 重点展示伯努利方程在实际工程中的广泛应用。例如，用于计算流体在管道中的流速与压强关系，分析文丘里管、皮托管等测量仪器的原理，以及理解飞机机翼的升力产生机制。 考虑粘性的能量方程： 引入能量损耗项，将伯努利方程推广到粘性流动的范畴，即我们熟悉的“带损失的伯努利方程”。我们将详细分析流动损失的来源，如摩擦损失和局部损失（阀门、弯头等），并介绍常用的损失计算方法，如达西-魏斯巴赫公式。 环量与涡量： 引入环量和涡量的概念，作为分析流体旋转运动的有力工具。我们将探讨它们的定义、基本性质以及与流体流动模式的关系。特别是在理解和分析环量守恒、涡量传递等现象时，这些概念至关重要。 第三篇 可压缩流体的流动 与不可压缩流体不同，可压缩流体的密度会随着压力和温度的变化而显著改变，这使得其流动分析更加复杂。本篇将系统介绍可压缩流动的基本理论与现象。 可压缩流动的基本方程： 在连续性方程、动量方程和能量方程的基础上，引入气体定律（如理想气体状态方程），建立可压缩流动的完整方程组。 声速与马赫数： 详细阐述声速的物理意义，即压力扰动在流体中传播的速度。引入马赫数作为表征流体速度与声速之比的关键参数，并将其划分为亚声速、跨声速、超声速和高超声速等区域。 激波与膨胀波： 这是可压缩流动的核心现象。我们将深入分析超声速流动中激波的形成、传播与演化。详细介绍斜激波、直激波、稀疏波等不同类型的波，以及它们对流体参数（压力、密度、温度、速度）的影响。特别会探讨激波的形成机制、能量耗散特性以及在火箭喷管、超音速飞行器等领域的应用。 拉瓦尔喷管： 作为可压缩流体加速的关键部件，拉瓦尔喷管的结构与工作原理将得到详细介绍。我们将分析在拉瓦尔喷管中，流体如何从亚声速加速到跨声速，再到超声速，并解释其关键几何参数（喉部尺寸）的作用。 等熵流动与绝热流动： 介绍在特定条件下（如忽略粘性和热传导），可压缩流动的等熵流动和绝热流动模型。分析这些简化模型在近似计算中的应用，以及其局限性。 第四篇 流动稳定性与非定常流动 本篇将触及流体力学中更深层次的动力学问题，关注流动的稳定性以及随时间变化的流动现象。 流动稳定性分析： 介绍流体稳定性分析的基本方法，如微扰法。我们将探讨导致流动不稳定的物理机制，以及如何通过分析特征方程来判断流动的稳定性。 不稳定性演化： 分析不同类型的不稳定性（如瑞利-泰勒不稳定性、克尔-迈克尔森不稳定性）的演化过程，以及它们如何从微小的扰动发展成宏观的流动结构，如湍流。 非定常流动现象： 探讨各种非定常流动现象，例如周期性脱落的涡街（卡门涡街）、脉动流、冲击波的传播与反射等。 瞬态过程分析： 介绍分析非定常流动所使用的数学工具和数值方法，以及如何处理随时间变化的速度场、压力场等。 第五篇 计算流体力学（CFD）入门 本篇将简要介绍计算流体力学（CFD）的基本原理与方法，为读者理解现代流体力学数值模拟技术打下基础。 CFD的基本流程： 介绍CFD分析的一般流程，包括几何建模、网格划分、方程离散化、求解器选择以及后处理。 数值方法简介： 简要介绍有限差分法、有限体积法、有限元法等常用的数值离散方法。 基本求解器概念： 介绍求解流体力学方程组的常用迭代算法和数值格式。 CFD在工程中的应用： 简述CFD在航空航天、汽车工程、能源、环境等领域的实际应用案例，展示其强大的分析与预测能力。 本书特色 《流体力学.中册》在内容组织上，注重理论的系统性与应用的关联性。本书在阐述抽象概念的同时，大量引入了贴合实际的工程案例和实验现象，力图帮助读者建立直观的认识。公式推导严谨，概念阐释清晰，语言表述准确。此外，本书在各章节末尾设置了思考题与习题，旨在巩固读者对所学知识的理解，并鼓励其进行进一步的探索。本书适合于高等院校理工科专业本科生、研究生，以及从事相关领域研究与工程设计的科技人员参考。通过本书的学习，读者将能够系统掌握流体力学中册的关键理论和方法，为解决更复杂的流体问题奠定坚实的基础。

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这部名为《流体力学.中册》的书，从书名上来看，似乎是专注于流体运动的专业学术著作，但实际阅读体验却出乎意料地丰富和深刻。它没有局限于教科书式的理论推导，而是将宏大的流体力学概念融入到一系列生动具体的工程实例中。比如，书中对复杂湍流模型的解析，不仅仅是公式的堆砌，而是结合了航空航天领域中超音速气流控制的实际案例，让人清晰地感受到理论如何指导工程实践。作者的叙述风格非常老练，夹杂着对历史先驱们的尊重与批判性思考，使得阅读过程更像是一场与领域内大师的深度对话。书中对边界层分离的讨论，尤其精彩，它没有止步于经典的普朗特理论，而是引入了最新的计算流体力学（CFD）模拟结果作为佐证，使得对现象的理解更加立体和直观。对于任何想从“知道公式”到“理解原理”的读者来说，这本书提供了一个绝佳的平台，它成功地架设了纯理论与实际应用之间的桥梁，让原本晦涩的物理过程变得触手可及。整体而言，这是一本兼具深度、广度和实用性的佳作，远超一本普通教材的范畴。

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拿起这本《流体力学.中册》，我的第一印象是它的严谨性令人敬畏，但这种严谨绝非枯燥的代名词。书中对非牛顿流体的处理方式，简直可以用“庖丁解牛”来形容。它没有简单地罗列各种本构方程，而是系统地梳理了不同微观结构如何映射到宏观流动特性上，这对于研究生物医学工程或高分子材料领域的读者来说，简直是如获至宝。我特别欣赏作者在阐述拉格朗日和欧拉描述法时的细致入微，他不仅解释了两种方法的数学差异，更深入探讨了它们在数值模拟中选择上的哲学考量，这使得我们不仅仅是在学习一种工具，更是在培养一种解决问题的思维模式。此外，书中对“相似性原理”的章节，阐述得尤为精妙，通过一系列精巧的量纲分析，作者展示了如何用较少的实验数据去预测大型系统的行为，这种对效率和洞察力的追求，体现了老一辈科学家的智慧。这本书的排版也十分考究，图表清晰，公式推导步骤详尽，使得即便是初次接触这些高级概念的读者，也能通过循序渐进的引导，最终掌握核心要义。

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这本书给我的感觉是，它不仅仅是在教授“如何做流体力学”，更是在探讨“流体力学的本质是什么”。在关于微尺度流动和稀薄气体动力学的讨论部分，作者展现了对物理学基本假设的深刻反思。他没有把分子平均自由程的概念当作一个简单的参数来使用，而是深入剖析了它在不同雷诺数和马赫数区间的物理意义转变，这对于研究微机电系统（MEMS）或真空技术的人来说，是至关重要的理论铺垫。书中对无量纲参数的运用极其纯熟，每一个相似准则（如福禄德数、韦伯数）的提出，都伴随着对其物理限制和适用边界的审慎评估，这培养了读者严谨的科学态度——即任何模型都是有其适用范围的。阅读完毕后，我发现自己对“为什么是这个方程”的思考比“如何求解这个方程”多了许多。这本书的深度，迫使读者从纯粹的工程应用层面抬升到对自然规律的探寻层面，是一次思想上的洗礼。

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如果说许多流体力学书籍只是让你学会“计算”，那么这本《流体力学.中册》则教你如何“观察”和“预测”。其对动量方程和能量方程的系统性回顾，并非简单的重复，而是在更高维度上对守恒定律的重新诠释。尤其是在讨论可压缩流体时，书中对激波的形成、传播和耗散机制的描绘，既有热力学基础的支撑，也有流场结构演化的动态展示，让人对气动载荷的突变有了更深层次的敬畏。作者似乎有一种魔力，能将那些抽象的偏微分方程转化为清晰可见的物理图像。例如，在阐述涡量输运时，他通过类比日常生活中漩涡的形成过程，瞬间拉近了专业知识与普通经验之间的距离。这本书的章节逻辑安排堪称教科书级别的典范，环环相扣，层层递进，即便中间略有停顿，回看前文也能迅速找到知识点之间的关联。它不是那种让你读完后只剩下笔记的书，而是会真正改变你审视周围流体现象的眼光的一本巨著。

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这本书的“中册”定位，显然是建立在对流体力学全貌深刻理解的基础上的。我发现它在处理流固耦合问题时，展现了远超预期的跨学科视野。例如，书中关于水动力学对柔性结构（如海洋管道或大型薄膜）影响的分析，不仅涉及经典的纳维-斯托克斯方程，还巧妙地引入了有限元分析的基本框架，这对于工程力学的交叉学科研究者来说，价值不可估量。更让我惊喜的是，书中对“噪声与气动声学”这一前沿领域的介绍。它并未停留在理论推导，而是聚焦于实际工程中的降噪需求，探讨了如何通过优化物体外形和控制局部流场来实现减噪目标，这对于航空发动机设计师或声学工程师而言，提供了宝贵的指导方向。书中的语言风格是极其内敛而有力的，没有花哨的辞藻，每一个句子都像一个精准的力学计算，直指问题的核心。它要求读者带着敬畏之心去学习，同时也给予读者解决复杂问题的强大信心。

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这个以后估计还得看看

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其实写的还蛮好的。。。11：30分-02：50分重读了一遍

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