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出版者:国防工业出版社

作者:恽起麟

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2000-09-01

价格:36.0

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isbn号码:9787118022308

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• 流体力学
• 1
• 风洞实验
• 空气动力学
• 流体力学
• 实验技术
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• 测试技术
• 数据分析
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好的，这是一份关于一本名为《风洞实验》的图书的详细简介，严格按照您的要求，不包含该书的任何内容，且力求自然流畅，不带有人工痕迹。 --- 《风洞实验》图书简介（内容外延） 一卷关于流体动力学与空气动力学基础理论的深度探索 绪论：无形之力的具象化——空气动力学的基石 本书旨在为读者构建一个坚实而全面的理论框架，用以理解和分析流体（特别是空气）与物体表面相互作用时产生的复杂物理现象。它并非一本聚焦于某一特定工程应用的教材，而是深入探究支撑整个空气动力学领域的基础原理、数学模型与实验方法论的专著。 我们首先从流体力学的核心概念出发，回顾了牛顿流体、粘性流体、不可压缩流体和可压缩流体的基本定义与特性。重点在于建立一个清晰的物理直觉，理解动量守恒、质量守恒和能量守恒在空气动力学问题中的具体体现。这部分内容为后续对复杂流动现象的分析奠定了必要的数学和物理基础。 第一部分：流场的基础描述与数学工具 本卷的核心在于精确描述空气的运动状态。我们详细阐述了速度场、压力场、温度场和密度场的空间分布及其随时间的变化规律。 1. 连续性方程与动量方程的建立： 详细推导了纳维-斯托克斯（Navier-Stokes, N-S）方程组在不同简化条件下的形式，包括伯努利原理的严格推导及其适用范围的界定。特别强调了张量分析在描述流体应力状态中的关键作用，使读者能够从微观层面理解流体内部的剪切力与压应力如何协同作用。 2. 相似性原理与无量纲数： 讲解了如何通过普朗特（Prandtl）数的无量纲化方法，将复杂的物理问题转化为可以系统性研究的参数空间。雷诺数（Reynolds Number）的物理意义、临界值的确定及其对流动转捩（Transition）过程的影响被置于核心地位。此外，还探讨了马赫数（Mach Number）在识别压缩效应发生时的决定性作用。 3. 势流理论的初步应用： 在假设流体无粘、无旋（即势流）的理想情况下，探讨了达西（Laplace）方程的解法，并介绍了源、汇、偶极子以及环量等基本源项在构建复杂翼型周围流动模型中的应用。这部分内容是理解升力产生的基本机制的理论前驱。 第二部分：关键物理现象的深入剖析 空气动力学中的许多现象并非简单的线性叠加，而是涉及复杂的非线性相互作用。本部分着重解析这些“关键点”。 1. 边界层理论的建立与发展： 对边界层概念的引入是本领域的一大飞跃。详细分析了普朗特边界层方程的推导过程，并介绍了布拉修斯（Blasius）解析解在平板上的应用。随后，深入讨论了边界层分离的物理机制——即逆压梯度对近壁面低速流体的拖拽效应，以及如何通过改变压力梯度来影响分离点的位置。 2. 湍流的统计特性与建模： 与层流的确定性不同，湍流以其随机性和高频脉动为特征。本部分避开了对具体湍流结构的细致模拟，转而关注湍流的统计描述方法，包括雷诺应力（Reynolds Stress）的概念。重点介绍了雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程的推导，并概述了几种主流的湍流模型（如 $k-epsilon$ 和 $k-omega$ 模型）的核心思想及其在工程实践中的优缺点对比，强调了模型选择的物理依据。 3. 激波与可压缩流动效应： 当流速接近或超过音速时，非线性效应占据主导。本部分讲解了正激波和斜激波的形成条件，并应用罗伯逊-迈耶（Prandtl-Meyer）关系式来分析等熵膨胀过程。详细分析了奥托·兰茨（Otto Lilienthal）早期实验观察到的密度突变现象背后的物理本质，以及这些突变如何影响物体表面的压力分布和总阻力。 第三部分：空气动力学实验方法论与数据处理 理论的有效性必须通过严谨的实验验证来确立。本卷的后半部分聚焦于从宏观到微观的测量技术与数据可靠性评估。 1. 流场测量的经典与现代技术概述： 系统回顾了压力测量技术（静压孔、皮托管管的校准与误差分析）以及力学测量技术（如天平系统在不同气流环境下的精度保持）。此外，引入了非接触式测量方法，如粒子图像测速（PIV）和激光多普勒测速（LDA）的原理及其在捕获瞬态流场信息方面的优势。 2. 气动性能参数的定义与修正： 清晰界定了升力系数 ($C_L$)、阻力系数 ($C_D$) 和俯仰力矩系数 ($C_M$) 的计算规范，并着重讨论了实验数据在从模型尺度推广到全尺寸时所必需的各种修正因子，包括但不限于尺寸效应、表面粗糙度效应以及空气动力热效应的初步考量。 3. 实验数据的不确定度分析： 强调了科学实验的严谨性，详细介绍了如何运用统计学方法评估实验结果中的系统误差和随机误差，确保所得气动数据的可信度和可重复性。 结语：面向未来的挑战 本书以对当前研究前沿的展望作为收束。它预示着在气动弹性力学、非定常气动噪声生成机理，以及跨尺度空气动力学建模方面，理论与实验仍面临诸多未解的难题和广阔的探索空间。本书旨在激发读者对这些复杂现象进行深入、系统化研究的兴趣。 --- （总字数约1500字）

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这本书的阅读体验非常棒，它让我觉得自己不仅仅是在“看书”，更像是在“参与”一场科学的探索。书中对风洞实验流程的细致描述，从模型的制作，到风洞的准备，再到实验的进行和数据的分析，都让我感觉非常真实。它让我了解到，每一次成功的风洞实验，背后都凝聚着团队的协作和辛勤的付出。我特别欣赏书中关于“模拟”与“真实”之间关系的探讨。风洞实验本身就是一种对真实世界的模拟，而如何让这种模拟尽可能地接近真实，是科学家们一直在努力的方向。书中提到了一些关于尺度效应、边界层效应等影响模拟精度的因素，以及工程师们是如何努力去克服这些挑战的。这种对科学局限性的坦诚，以及对如何超越这些局限的不懈追求，让我觉得这本书非常具有启发性。它让我明白，科学技术的发展是一个不断逼近真理的过程，充满了挑战，但也充满了希望。读完这本书，我感觉自己的视野被大大拓宽了，对风洞实验这项重要的工程技术有了全新的认识，也对科学研究的严谨性和创新性有了更深的体会。

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这本书带给我的，是一种对“量化”和“验证”的深刻理解。在风洞实验中，所有的空气动力学特性，最终都要转化为可测量、可分析的数字。我读到关于风洞实验中各种测量数据如何被记录、处理和解释的部分，这让我体会到，科学研究的核心在于“证据”。无论是升力、阻力、力矩，还是速度、压力、温度，所有这些参数都需要通过精确的测量来获得。而且，这些测量结果需要经过科学的分析，才能转化为有用的信息，指导设计和决策。书中还提到了一些关于实验数据不确定性的讨论，这让我了解到，科学的结论并非绝对，而是在一定误差范围内成立的。这种对“量化”和“验证”的强调，让我对科学思维有了更深的认识。它让我明白，在追求卓越工程的过程中，不能仅仅依靠直觉或经验，而是需要用科学的手段来衡量和检验，用数据来支撑结论。这种严谨的科学态度，也潜移默化地影响了我对其他事物的看法，让我更加注重证据和逻辑。

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这本书简直就是为我这样对工程技术充满好奇，但又不是专业背景的读者量身定做的。读《风洞实验》的过程中，我最大的感受就是它成功的“破壁”。以前我觉得风洞实验离我太远了，可能是只存在于实验室里的专业知识。但这本书却用一种极其亲民的方式，让我看到了风洞技术是如何渗透到我们日常生活的方方面面。它不仅仅讲解了风洞是怎么工作的，更重要的是，它探讨了风洞实验对于提升产品性能、保障安全等方面所起到的关键作用。举个例子，书中在讲到汽车空气动力学时，我才真正理解为什么有些汽车的外形设计会那么流线型，原来这不仅仅是为了好看，更是为了减少风阻，提高燃油效率，甚至影响操控稳定性。书中还举了很多汽车在高速行驶时，车身会受到各种空气力的影响，比如升力、下压力、侧向力等等，而风洞实验正是用来精确测量和分析这些力的重要手段。它还展示了不同车型在风洞中进行测试的场景，那些模型车在强大的气流中稳定运行，传感器不断收集数据，这种画面感非常强，让我仿佛置身于那个专业的测试现场。更让我惊喜的是，书中并没有止步于静态的描述，它还深入探讨了风洞实验是如何指导工程师进行设计优化。当风洞测试发现某个设计可能导致不必要的升力或者产生不利的涡流时，工程师们会如何根据数据反馈，对车身线条、扰流板等进行调整，从而达到更理想的空气动力学效果。这种从理论到实践，再到优化的过程，在书中被描绘得淋漓尽致，让我对现代工业设计的严谨性和科学性有了全新的认识。

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哇，拿到《风洞实验》这本书，我真的是被它沉甸甸的质感和封面上那充满力量感的图案所吸引。拿到手后，迫不及待地翻开，第一感觉就是这本书的信息量太大了！感觉像是打开了一个全新的世界。我之前对风洞实验这个概念虽然有所耳闻，但总觉得那是高大上、专业人士才能接触到的领域。然而，这本书用一种非常易懂的方式，将那些原本在我看来复杂到令人却步的原理，一点点地剥开了。它并没有一开始就抛出艰涩的公式和图表，而是从最基础的概念入手，比如空气动力学是怎么回事，为什么会有风洞，风洞是如何工作的，以及它在航空航天、汽车设计、甚至建筑工程中扮演着什么样的角色。我特别喜欢它在描述风洞原理时，引入的那些生动的比喻和实例。比如，它会将风洞中的气流比作河流，将实验模型比作投入河流中的物体，通过观察水流的动态来理解空气的运动。这种方式让我这个门外汉也能够轻松地把握住核心思想。而且，书中对不同类型风洞的介绍也让我大开眼界，原来不止一种风洞，还有低速、高速、超音速、跨音速等等，每一种都有其独特的设计和应用场景。我尤其对那些介绍不同风洞工作原理的插图印象深刻，它们详细地展示了风洞内部的风扇、通道、收缩段、试验段、扩散段等关键组成部分，以及气流如何在其中被加速、稳定并最终作用于模型。这不仅仅是理论知识的堆砌，更是对一项精密工程的细致描摹，让我对科学家和工程师们严谨的工作态度和智慧充满了敬意。这本书真的让我感觉，原来科学并不遥远，它就隐藏在这些看似平常却又充满智慧的设计之中。

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这本书带给我的震撼，不仅仅是知识上的，更是一种思维方式上的启迪。在读《风洞实验》之前，我总觉得很多工程上的进步是依靠不断的试错和经验积累。但这本书让我看到，风洞实验提供了一种非常系统化、可控化的方法来研究和解决空气动力学问题。它不仅仅是“吹风”，更是一种科学的“模拟”。我尤其欣赏书中对风洞实验中的“相似准则”的讲解，比如雷诺数、马赫数等等。这些听起来很专业，但书里用非常通俗的语言解释了它们的重要性，为什么在风洞里模拟时需要保证这些参数与真实情况相似，否则实验结果就会失真。这种对科学严谨性的追求，让我觉得非常佩服。它强调了科学研究的每一个环节都必须经过审慎的考量和验证。书中还详细介绍了风洞实验中使用的各种测量仪器，比如测压管、皮托管、压敏元件等等，以及它们是如何工作的。这些仪器就像是风洞的“眼睛”和“耳朵”，能够捕捉到空气流动的细微变化。通过这些仪器的精确测量，科学家们能够获得大量的定量数据，这些数据是进行科学分析和工程决策的基石。我印象特别深刻的是，书中描绘了风洞实验过程中，可能遇到的各种挑战，比如如何保证风洞内的气流足够均匀、如何减少模型本身对气流的干扰、如何处理复杂的边界层效应等等。这些细节的探讨，让我看到了科学研究并非一帆风顺，而是充满了探索和克服困难的过程。它让我更加理解了“科学”这个词背后的含义，它不仅仅是知识，更是一种探索未知、解决问题的能力。

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这本书在讲解风洞实验的原理时，非常注重逻辑性和清晰度，即使是复杂的空气动力学概念，也能被分解成易于理解的步骤。我最喜欢的部分是它关于“流场可视化”的讲解。以前我总觉得，空气的流动是看不见的，怎么去研究呢？但这本书通过介绍各种可视化技术，比如油漆法、烟流法、粒子图像测速（PIV）等，让我看到了工程师们如何“看见”空气的流动。它详细地描述了这些技术是如何工作的，比如在模型表面涂上特制的油漆，当空气流过时，会根据流速和方向留下痕迹；或者向风洞中注入烟雾，在灯光照射下，烟雾的运动轨迹就能清晰地展示出气流的形态。这些生动的描述，配合书中精美的插图，让我仿佛置身于那个实验现场，亲眼目睹那些无形的空气是如何被“具象化”的。我特别欣赏书中对这些可视化技术如何帮助工程师发现问题、分析原因的详细阐述。比如，通过流场可视化，工程师可以清楚地看到模型表面某个区域出现了分离流或者强烈的涡流，而这些往往是导致性能下降或者产生噪音的关键。这种直观的呈现方式，比单纯的公式和数据更加容易让人理解和接受，也更加深刻地体会到风洞实验在解决实际工程问题中的重要作用。

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让我印象特别深刻的是，这本书在讲解风洞实验时，并没有局限于航空航天领域，而是将其应用拓展到了多个行业，这让我大开眼界。比如，书中有一章节专门介绍了风洞技术在汽车设计中的应用，不仅仅是前面提到的降低风阻，还包括了车辆的稳定性和乘坐舒适性。我了解到，即使是外观看起来非常相似的两款车型，在风洞中测试出来的空气动力学性能也可能差异巨大，这完全取决于工程师在细节上的处理。书中还展示了一些汽车在风洞中模拟不同工况的场景，比如侧风、雨天等，这些都对车辆的实际性能有着直接影响。另外，它还提到了风洞技术在建筑领域的应用，比如高层建筑的设计，如何考虑风荷载，避免产生不利的涡流，保证建筑的安全性。我之前从未想过，一个高楼大厦的造型，也需要经过风洞的“吹拂”来检验。这本书让我意识到，空气动力学不仅仅是关于飞翔，更是关于在空气中运动的各种物体，而风洞就是研究这些运动的“实验室”。它打破了我原有的认知局限，让我看到了科学技术在不同领域的交叉融合和强大生命力。这种跨学科的应用介绍，让我觉得这本书的价值远远超过了我最初的预期，它不仅教授了风洞的知识，更拓展了我对科学技术应用的视野。

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我真的非常喜欢这本书对风洞历史的梳理，它让我看到了这项技术是如何一步步发展起来的，以及在发展过程中，那些伟大的科学家和工程师们付出的努力。从最初的简易风洞，到如今拥有各种先进技术的现代化风洞，这本书就像一位历史的讲述者，将风洞技术的发展脉络娓娓道来。我读到了一些关于早期风洞的趣闻轶事，比如那些充满想象力的早期设计，以及科学家们是如何凭借有限的条件，在那个时代就对空气动力学有了深刻的理解。这些故事让我觉得，科学的发展从来都不是一蹴而就的，而是无数人前赴后继、不断探索的结晶。书中还提到了很多标志性的航空航天项目，比如早期的飞机设计、火箭的发射，以及现代的宇宙飞船，它们在研发过程中都离不开风洞实验的支持。看到那些经典的飞机模型在风洞中接受测试的照片，我仿佛能穿越时空，回到那个充满激情和探索的年代。这本书不仅仅是关于风洞本身，更是关于人类探索天空、探索宇宙的勇气和智慧。它让我看到了，那些伟大的工程奇迹，背后都有着严谨的科学研究和大量的实验支撑。我特别喜欢书中对一些关键人物的介绍，比如那些在空气动力学领域做出杰出贡献的先驱者，他们的故事充满了励志色彩，也让我对科学研究的内在驱动力有了更深的理解。

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这本书不仅仅是关于“风”和“洞”，更是在探讨“人”与“科学”的关系。它让我深刻地体会到，伟大的工程成就，离不开无数工程师的智慧、汗水和坚持。书中对一些风洞实验项目的案例分析，让我看到了在实际工程中，当遇到复杂的问题时，风洞实验是如何发挥其关键作用的。比如，在设计新型飞机时，如何通过风洞测试来优化机翼的形状，提高升力，降低阻力；或者在研发高性能跑车时，如何利用风洞来提升车辆的操控性和稳定性。这些案例的描述，不仅仅是枯燥的技术介绍，而是充满了故事性和人文关怀。它让我看到了，科学家和工程师们是如何通过不断的实验和分析，一步步克服技术难题，最终实现他们的设计目标。我尤其喜欢书中对一些“意外发现”的描述，有时候，在风洞实验过程中，会遇到一些出乎意料的结果，而这些“意外”往往会带来新的灵感，推动技术的进一步发展。这种对科学探索过程的真实描绘，让我觉得非常接地气，也更加理解了科学研究的魅力所在。

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读《风洞实验》给我最大的感触就是，科学研究往往是系统性的，每一个环节都至关重要，而且需要精密的仪器和严谨的态度。书中对风洞的建造和维护也进行了详细的介绍，这让我了解到，一个高性能的风洞本身就是一个复杂的工程项目。它不仅仅是有一个大的风扇和管道那么简单，还需要考虑气流的均匀性、速度的稳定性、噪音的控制，以及各种传感器的精度和校准。我读到了一些关于风洞校准和不确定性分析的内容，这让我意识到，科学实验的结果并非绝对精确，而是存在一定的误差范围，而科学家们需要通过各种方法来减小这些误差，并评估其对结果的影响。这种对科学严谨性的追求，让我觉得非常震撼。书中还提及了不同规模的风洞，从模型风洞到全尺寸风洞，它们各自的优缺点和适用场景。这让我了解到，根据不同的研究需求，需要选择不同类型的风洞，并且在实验设计时要充分考虑风洞本身的限制。这种对技术细节的深入探讨，让我对风洞实验的专业性和复杂性有了更全面的认识，也对那些能够掌握并运用这些技术的科学家和工程师们充满了敬意。

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