Introduction To Fluid Mechanics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley

作者:Robert W. Fox

出品人:

页数:787

译者:

出版时间:2005

价格:105.0

装帧:Paperback

isbn号码:9789971513559

丛书系列:

图书标签:

• 流体力学
• 流体 mechanics
• 工程流体力学
• 流体流动
• 传热
• 流体动力学
• Navier-Stokes方程
• 边界层
• 可压缩流
• 不可压缩流

《流体力学导论》：洞悉物质流动的奥秘 本书是一本为初学者量身打造的流体力学入门教材，旨在帮助读者建立对流体行为及其背后基本原理的深刻理解。流体力学是物理学的一个重要分支，研究液体和气体的运动以及它们与边界相互作用的规律。从我们呼吸的空气、饮用的水，到浩瀚的海洋、奔腾的河流，再到飞机翱翔的天空、火箭喷射的尾焰，流体力学无处不在，深刻影响着我们生活的方方面面，更是工程技术、自然科学以及许多新兴领域不可或缺的知识基石。 本书的编写宗旨在于以清晰、循序渐进的方式，引导读者逐步掌握流体力学核心概念。我们深知流体力学概念的抽象性和数学模型的复杂性，因此，本书在力求严谨性的同时，尤其注重教学的直观性和易理解性。通过丰富的实例、清晰的图示以及精选的练习题，我们努力将抽象的理论转化为生动具体的知识，帮助读者在解决实际问题的过程中，培养逻辑思维和分析能力。 本书内容概览： 第一部分：流体的基本概念与性质 在踏入流体运动的殿堂之前，了解流体的基本属性至关重要。本部分将首先定义什么是流体，并区分液体和气体的本质区别。我们将深入探讨流体的关键物理性质，包括： 密度（Density）： 衡量单位体积物质的质量，它直接影响流体的惯性和重力效应。我们将讨论密度随温度和压力的变化，以及在不同流体中的典型数值。 粘度（Viscosity）： 这是流体抵抗剪切变形的能力，可以理解为流体的“内摩擦力”。我们将区分动力粘度和运动粘度，并解释粘度在描述流体流动阻力方面的关键作用。还会探讨不同温度下粘度的变化规律，例如液体粘度随温度升高而减小，而气体粘度则随温度升高而增大。 可压缩性（Compressibility）： 流体体积随压力变化而改变的程度。我们将引入体积模量来量化这一特性，并讨论在哪些情况下可以忽略流体的可压缩性（不可压缩流近似），以及在什么情况下必须考虑（可压缩流）。 表面张力（Surface Tension）： 液体表面分子间相互作用力产生的现象，导致液体表面形成一层“弹性膜”。我们将介绍表面张力的产生机制，以及它在毛细现象、液滴形成等方面的体现。 蒸气压（Vapor Pressure）： 液体在特定温度下与其蒸气达到平衡时，蒸气所产生的压力。我们将解释蒸气压与温度的关系，以及它与汽蚀现象的关联。 第二部分：流体静力学 在流体静止的状态下，其内部的压力分布和作用力是流体力学研究的起点。本部分将详细阐述流体静力学的基本原理： 压力的定义与性质： 压力是垂直作用在单位面积上的力，我们将探讨压力的标量性质，以及在静止流体中，同一水平面上的压力处处相等。 静止流体中的压力分布： 我们将推导出静止流体中压力随深度的变化规律——压力随深度线性增加。我们将引入流体静力学基本方程，并利用它来分析容器内液体产生的总力和合力。 浮力与阿基米德原理： 浮力是浸在流体中的物体受到的一种向上的力，其大小等于物体排开流体的重量。我们将详细阐述阿基米德原理，并给出判断物体在流体中沉浮的条件。 压强计与液位测量： 基于流体静力学原理，我们将介绍各种测量压力的仪器，如U型管压强计，以及测量液位的装置。 第三部分：流体动力学基础 本部分将开始探讨流体的运动，这是流体力学最核心、最活跃的部分。我们将从描述流体运动的基本概念入手： 流体运动的描述方法： 我们将介绍两种主要的描述方法——欧拉方法（Lagrangian Method）和拉格朗日方法（Eulerian Method），并讲解粒径描述和场描述的区别。 流线、迹线与涡线： 这些概念是可视化流体运动的重要工具。流线描述瞬时速度场，迹线描述单个流体质点的运动轨迹，而涡线则描绘流体旋转区域的形态。 流量与平均速度： 我们将定义流量（体积流量和质量流量），并介绍如何计算通过某一截面的平均速度。 连续性方程（Continuity Equation）： 这是基于质量守恒原理建立的流体动力学基本方程，它描述了在连续介质中，流体质量在不同截面上的守恒关系。我们将推导并应用一维连续性方程。 伯努利方程（Bernoulli's Equation）： 这是流体力学中最著名、应用最广泛的方程之一，它描述了沿同一流线（或等熵流）的理想流体（无粘性、不可压缩）的压力、速度和高度之间的关系，本质上是能量守恒在流体流动中的体现。我们将详细推导其形式，并探讨其适用条件和应用。 动量方程（Momentum Equation）： 基于牛顿第二定律，动量方程描述了流体所受外力与流体动量变化率之间的关系，它在计算流体对物体产生的冲量和作用力方面至关重要。 第四部分：粘性流动的基本概念 现实中的流体大多具有粘性，粘性对流体流动的影响不可忽视。本部分将重点关注粘性流动的特性： 牛顿流体与非牛顿流体： 我们将区分具有线性应力-应变率关系的牛顿流体和非牛顿流体，并介绍非牛顿流体的不同类型。 雷诺数（Reynolds Number）： 这是一个无量纲参数，用于判断流体流动的状态——层流（Laminar Flow）还是湍流（Turbulent Flow）。我们将解释雷诺数的物理意义，并给出层流到湍流转变的典型数值范围。 层流流动： 我们将分析简单的层流流动情况，例如管道中的层流，并介绍泊肃叶定律（Poiseuille's Law），它描述了圆管中层流的流量与压降的关系。 管道中的流动： 我们将进一步讨论实际管道流动中的压降问题，包括沿程阻力和局部阻力，并介绍摩擦系数的概念。 第五部分：不可压缩流动的实际应用 本部分将把前述理论应用于实际工程问题，帮助读者理解流体力学的强大应用能力： 伯努利方程的应用： 从简单的文丘里管、喷管，到更复杂的飞机机翼升力产生原理，我们将通过大量实例展示伯努利方程的威力。 流量测量： 介绍基于伯努利方程和其他原理的各种流量测量仪器，如孔板、文丘里管、涡轮流量计等。 流体机械简介： 简要介绍水泵、风扇、涡轮等流体机械的工作原理，并说明流体力学在其设计和优化中的作用。 学习方法建议： 本书内容涵盖流体力学的核心知识点，为了更好地掌握这些概念，建议读者： 仔细阅读每一章节： 理解概念的定义、推导过程以及物理意义。 关注图示和实例： 图示是理解抽象概念的有效工具，实例则帮助将理论与实际联系起来。 勤于练习： 章节后的习题是巩固所学知识、检验理解程度的最佳方式。建议从基础题入手，逐步挑战更复杂的题目。 回顾与总结： 在学习完一个部分后，尝试用自己的话概括本部分的核心内容，形成知识体系。 联系实际： 尝试将所学知识应用于观察日常生活中的流体现象，例如水龙头中的水流、风吹过树叶等，加深理解。 《流体力学导论》旨在为读者打开通往流体世界的大门，激发对科学探索的兴趣。我们相信，通过对本书内容的深入学习和思考，读者将能够建立起坚实的流体力学基础，为未来更深入的学习和研究打下坚实的基础。

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从一个饱经学习折磨的读者的角度来看，这本书的习题设计无疑是教科书级别的典范。它们不是那种为了凑数而设置的简单代入计算题，而是真正能够检验你对物理概念理解深度的挑战。习题难度跨度非常合理，从基础的单位换算和基本方程应用，到需要结合多个原理进行综合分析的复杂问题，都一一覆盖。特别是书后附带的一些“思考题”，它们往往会设置一些看似反直觉的物理情景，迫使你跳出舒适区，重新审视自己学到的基本假设和定律的适用边界。我发现，真正掌握一个知识点，往往是在解开那些让你冥思苦想的习题之后。这本书提供的“工具箱”——那些详尽的附录、物理常数表和标准化的单位换算指南——也极大地提高了我的学习效率，让我在解题过程中查找信息变得极为便捷。

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这本书最让我感到惊喜的是它对计算流体力学（CFD）前沿的适度引入。对于一本“导论”级别的教材来说，很多同类书籍在讲完经典分析解法后就戛然而止了，留给读者一个巨大的知识断层，让他们面对现代工程问题时束手无策。但《流体力学导论》在最后一章，用一种非常平易近人的口吻介绍了数值方法的思想基础，比如有限差分法和有限体积法的基本概念，以及它们如何用来求解纳维-斯托克斯方程。虽然没有深入到编程层面，但它成功地架设了理论知识与现代工程实践之间的桥梁，让我明白了为什么在实际工程计算中，我们往往需要依赖数值方法来解决那些没有解析解的问题。这种前瞻性的内容安排，极大地拓宽了我的视野，也让我对未来深入学习这门学科充满了信心。

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这本书的结构编排简直是一场精心设计的数学与物理的交响乐。它的逻辑推进非常清晰，你会感觉每翻过一页，自己对流体世界的理解就深入了一层。特别是在处理动量守恒和能量守恒这些核心定律时，作者没有简单地罗列公式，而是用了大量的篇幅来解释这些定律背后的物理意义，以及它们是如何从更宏观的视角应用到微观的流体单元上的。例如，伯努利方程的推导部分，作者通过清晰的矢量分析和对控制体（Control Volume）的选择，将抽象的数学过程可视化了。我记得有一段关于边界层理论的介绍，即使是相对复杂的近似解法，作者也用图示和文字的配合，让原本晦涩难懂的数学步骤变得如同解谜一般引人入胜。这种循序渐进，层层递进的教学方法，无疑是这本书最大的亮点之一，它让枯燥的理论学习变成了一种探索的乐趣。

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说实话，我对教材的图解质量通常要求很高，因为流体力学本质上是研究三维运动的学科，文字描述很容易产生歧义。而这本《流体力学导论》在这方面做得相当出色。书中的插图不仅仅是简单的示意图，很多都是高质量的剖面图和等值线图，对理解流场分布至关重要。特别是关于流线、迹线和时间线这几个概念的区分，如果仅仅依靠文字描述，我可能要花上好几天才能真正区分清楚，但书中通过几张精妙的动态模拟示意图，一目了然地展示了它们在不同时间尺度下的区别。更不用说那些关于绕流物体时涡流脱落的示意图，它们精准地捕捉到了流动的细节，帮助读者建立起对复杂流场形态的直观认知。这表明编著者在制作材料时，确实投入了极大的精力去优化视觉传达效果。

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这本名为《流体力学导论》的书籍，坦白说，初次翻开时，我内心是有些忐忑的。毕竟“流体力学”这几个字听起来就带着一股浓厚的学术气息，常常让人联想到那些复杂的偏微分方程和枯燥的公式推导。然而，实际阅读下来，我的印象却是相当积极的。作者似乎非常懂得如何引导一个初学者，从最基础的概念讲起，比如什么是流体、流体的基本属性（密度、粘度），这些基础知识的铺陈极其扎实，没有急于跳入高深的理论。更让我欣赏的是，书中对许多现象的描述，总是能结合我们日常生活中能观察到的例子。比如讲解层流和湍流时，作者没有仅仅停留在数学模型上，而是花了大量篇幅去描绘水龙头流出的水流，或者河流中水花飞溅的景象，这种具象化的描述极大地降低了阅读门槛。

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