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页数:246

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出版时间:2004-1

价格:38.00元

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isbn号码:9787506634304

丛书系列:

图书标签:

• 静密封
• 密封设计
• 机械设计
• 工程技术
• 工业工程
• 可靠性
• 材料科学
• 机械工程
• 设计手册
• 密封技术

《流体动力学基础与应用》 书籍简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且贴近工程实际的流体动力学知识体系。内容涵盖了从流体力学基本原理的建立，到复杂流动现象的分析与控制，再到现代工程领域中的关键应用技术。全书结构严谨，逻辑清晰，既注重理论深度，又强调工程实践中的可操作性。 第一部分：流体力学的基本原理 本部分系统地介绍了流体力学的理论基石。首先，从流体的本构关系入手，详细阐述了牛顿流体与非牛顿流体的特性，为后续的力学分析奠定基础。 流体的基本性质与描述： 深入探讨了密度、粘度、表面张力、压缩性等核心参数的物理意义及其对流动机理的影响。引入了流场的描述工具，包括拉格朗日和欧拉描述法，并阐明了物质导数在描述流体运动中的核心作用。 流体力学控制方程： 详细推导并分析了流体运动的三个基本守恒定律——质量守恒（连续性方程）、动量守恒（纳维-斯托克斯方程）和能量守恒（第一热力学定律应用于流体）。重点剖析了纳维-斯托克斯方程的物理内涵、非线性特征及其在不同坐标系下的形式。 流体的静力学： 阐述了流体静止时的受力平衡原理，推导了静止流体中的压力分布规律，包括斜面上的总压力、压力中心的概念，以及浮力与阿基米德原理的工程应用。 第二部分：理想流体与粘性流动的分析 本部分聚焦于简化模型与实际粘性效应的引入。 理想流体流动： 在忽略粘性影响的前提下，引入了伯努利方程，并结合势流理论，探讨了二维不可压缩无旋流动的基本概念，如流函数和速度势的概念，以及它们在求解简单几何绕流问题中的应用。 粘性流动的基本特征： 引入雷诺数（Re）的概念，系统分析了层流与湍流的特征、转捩机制及其对工程设计的影响。详细讨论了边界层理论，包括其形成机理、定常边界层方程的求解方法，以及平板上摩擦阻力的计算。 工程中的摩擦损失： 深入分析了管道内完全发展层流和湍流的流动特性。推导了达西-韦斯巴赫公式，并结合莫迪曲线，指导读者如何根据雷诺数和相对粗糙度精确计算管道沿程和局部水头损失。 第三部分：流动分离、扩散与湍流模型 本部分处理更复杂的流动现象，这是许多实际工程挑战的核心。 流动分离与尾流： 详细分析了物体表面压力梯度对边界层的影响，解释了流动分离的条件和机理。讨论了分离点位置对物体绕流阻力的决定性作用，并引入了尾流的结构特征和发展规律。 湍流理论与模型： 湍流的随机性和不可预测性是流体力学中的一大难点。本书系统介绍了湍流流动的统计描述方法，如平均速度、脉动速度和Reynolds应力的概念。随后，重点讲解了工程中最常用的湍流模型，包括零方程、单方程（如 Spalart-Allmaras 模型）和双方程模型（如 $k-epsilon$ 和 $k-omega$ 模型）的原理、适用范围及其在数值模拟中的应用基础。 扩散与混合过程： 探讨了流体中动量、热量和物质的对流与扩散机制。分析了射流的混合过程，以及在环境工程和燃烧学中处理污染物输运与衰减的关键方程。 第四部分：可压缩流动与高速效应 本部分转向涉及气体显著密度变化的流动，这对于航空航天和高压气动系统至关重要。 基本等熵流： 引入马赫数（Ma）的概念，分析了等熵流动的基本关系，包括临界状态（声速）的确定。详细讨论了收缩喷管和膨胀管道中的流动特性，如“堵塞”现象。 激波理论： 深入研究了正激波和斜激波的物理本质和数学描述（正态斜激波关系）。分析了激波对流场参数的突变影响，以及它们在超音速流场中的产生、传播和演化。 应用： 简要介绍了超音速翼型设计中的相似律，以及激波边界层干扰对结构热载荷的影响。 第五部分：流体力学在现代工程中的应用 本部分将理论与实际应用紧密结合，展示流体力学解决真实世界问题的能力。 旋转机械中的流动： 阐述了泵、风机和涡轮机中的流体动力学问题。引入了欧拉涡轮机械方程，分析了叶轮和导流叶片对流体能量传递的效率影响。 多相流基础： 简要介绍了气-固、气-液等典型多相流的建模方法，如欧拉-欧拉模型和欧拉-拉格朗日模型，侧重于颗粒物输运和气泡动力学。 计算流体力学（CFD）导论： 本书最后一部分提供了一个对现代CFD方法的概览。内容包括对有限体积法（FVM）的介绍、离散化过程、压力-速度耦合算法（如SIMPLE系列）的概述，以及网格生成对计算结果准确性的敏感性分析。重点强调了数值结果的验证与确认（V&V）在工程决策中的重要性。 本书适合于高等院校机械工程、土木工程、航空航天工程、化学工程等专业的本科生、研究生，以及从事相关领域设计的工程师和研究人员作为专业参考教材或工具书。通过系统的学习，读者将能够独立分析和解决复杂的工程流动问题。

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