高等流体力学

高等流体力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:华中科技大学出版社
作者:王献孚
出品人:
页数:283
译者:
出版时间:2003-1
价格:23.80元
装帧:简裝本
isbn号码:9787560928920
丛书系列:
图书标签:
  • 流体力学
  • 高等流体力学
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具体描述

本书是为船舶与海洋工程专业研究生编写的流体力学课程的教科书,它在大学本科教材的基础上,对有关问题做了高一层次的分析,以满足现代船舶流体力学研究对基础流体力学的需求。

全书着重阐述流体力学基本理论体系,在强调基础理论的完整性的同时,兼顾了后续专业课程和研究工作中的要求。内容包括:流体力学基础,流体运动学和旋涡运动理论,流体动力学基本方程式,势流理论,自由表面效应,工程湍流模拟等六章。

本书在内容取舍、体例安排上都力求精炼和注意应用,在理论表述上深入浅出,推理清楚,物理概念明确,通过学习能有效地提高读者的理论修养。书中设计的习题和复习思考题具有典型性和启发性,可以引导读者对内容的深入理解,并有利于自学。

本书是一本起点高、观点新的流体力学教材,除可作为本专业研究生教科书外,还可作为有关专业教师、研究人员和广大工程技术人员的参考用书。

好的,这是一份针对名为《高等流体力学》的图书所撰写的、不包含其内容的详细图书简介。 --- 图书名称:《高等流体力学》 图书简介 导言:理论与应用的交汇点 本书旨在为具备扎实基础物理和数学背景的读者,提供一个深入探索经典与现代流体力学核心概念、理论模型及前沿应用领域的全面导引。流体力学作为一门横跨物理学、工程学、地球科学乃至生物医学的交叉学科,其重要性不言而喻。它不仅解释了从宏观尺度上的天气系统、天体运动,到微观尺度的血液流动、纳米颗粒输运等现象,更是现代工程设计——如航空航天、能源转化、生物工程——的基石。 本书的编排侧重于构建一个逻辑严密、层层递进的知识体系。我们摒弃了对基础概念的过度重复,而是迅速切入理论建模与高级分析方法。我们相信,真正的理解来源于对基本控制方程的深刻掌握及其在复杂边界条件和非理想流体条件下的有效应用。 第一部分:流体力学的数学基础与守恒律的深化 本部分奠定了全书的理论框架。我们不再停留于简单的牛顿粘性流体假设,而是深入探讨了流体运动的本质——基于质量、动量和能量的守恒定律。 连续性方程的张量表示与守恒形式: 详细阐述了描述物质不产生或不消失的普适性原理,并以张量形式展示其在不同坐标系下的形式,强调其作为所有流体力学模型基石的地位。 纳维-斯托克斯方程的严谨推导与物理意义: 重点解析了动量守恒方程中各项的物理含义,包括惯性项、压力梯度项、粘性项和外力项。特别探讨了在不同流体假设(如不可压缩、等温、等粘度)下,方程的简化与适用性范围的界定。 流函数与涡度动力学: 引入二维无旋流动的流函数概念,并进一步推广至三维流动中的涡度(Curl of Velocity)分析。涡度输运方程的推导及其在理解流动分离、再附着等复杂现象中的关键作用被详尽论述。我们着重分析了涡度的生成、输运和耗散机制,这是理解湍流的先决条件。 第二部分:理想流体理论的拓展与经典解法 本部分关注在忽略粘性影响(或粘性极小时)的流体行为分析,以及处理复杂边界条件下的方法。 欧拉方程与伯努利原理的严格性: 对伯努利方程在非等熵、非定常流动中的适用性进行审慎的探讨,区分其在保守力场和非保守力场下的不同形式。 势流理论与共形映射: 详细介绍拉普拉斯方程在无旋流动中的应用。重点讲解共形映射(如莫比乌斯变换)在二维定常不可压缩流问题求解中的强大威力,包括其在翼型绕流分析中的应用,而非简单地停留在拉普拉斯方程的求解层面。 相似性原理与量纲分析: 深入探讨雷诺数(Re)、马赫数(Ma)、弗洛德数(Fr)等无量纲参数的物理起源及其在缩尺模型试验和理论推广中的决定性作用。通过 Buckingham $pi$ 定理,构建系统的相似性判据。 第三部分:粘性流动的深入分析与边界层理论 粘性是流体流动复杂性的主要来源。本部分聚焦于如何处理粘性效应,特别是对于高雷诺数流动。 边界层理论的构建: 详细阐述普朗特(Prandtl)边界层理论的物理假设,并推导出简化后的边界层方程组。这是理解气动力、阻力形成的关键。 相似解法与积分法: 介绍求解边界层方程的有效技术,包括使用相似解法(如Blasius方程)处理平板上的均匀流,以及采用积分边界层理论(如Kármán动量积分方程)处理非均匀压力梯度下的流动。 流动分离与再附着: 深入分析压力梯度对边界层稳定性的影响,探讨逆压梯度(Adverse Pressure Gradient)如何导致边界层分离,并讨论分离后流动的特征,包括尾流(Wake)的形成。 第四部分:湍流流动的统计描述与模型 湍流作为自然界中最普遍、最复杂的流动形态,需要全新的数学工具进行描述。本部分将视角从瞬时解转向统计特性。 湍流的随机特性与雷诺平均: 介绍湍流流动的基本统计量(平均速度、脉动量),并推导雷诺平均纳维-斯托克斯方程(RANS)。强调雷诺应力的引入及其对模型构建的挑战。 湍流模型概述(非特定模型细节): 概述常用的湍流模型分类,例如零方程模型、单方程模型(如$k-epsilon$模型中的湍流动能和耗散率输运方程的物理意义)和双方程模型。讨论了模型选择的依据及其在工程实践中的局限性。 大涡模拟(LES)与直接数值模拟(DNS)的原理: 简要介绍更高级的模拟方法,它们如何通过滤波或直接求解来捕捉湍流结构,并讨论这些方法在计算资源需求上的权衡。 第五部分:可压缩流动与激波动力学 当流速接近音速或超越音速时,流体的可压缩性成为主导因素,密度和压力的变化不再可以忽略。 基本声学理论与等熵流动: 阐述声速的定义,并推导等熵流动的基本关系式,包括流动加速或减速时,马赫数、速度、压力和温度之间的关联。 正激波与斜激波分析: 重点分析激波层内不可逆过程的性质。使用罗氏曲线(Rayleigh Pits)和 $ heta- eta$ 图(Prandtl-Meyer Funtion)来系统地分析斜激波的形成、强度和偏转角,这是超音速空气动力学的核心。 膨胀波(Prandtl-Meyer Expansion Wave): 详细推导和应用普朗特-迈耶函数,用于分析流体绕尖角膨胀时,压力和速度的平滑连续变化过程,以及其在超音速喷流和膨胀膨胀过程中的应用。 结语 本书的构建旨在培养读者对流体力学问题的深度洞察力和批判性分析能力。它要求读者不仅能够熟练运用所学方程,更要理解这些方程背后的物理假设和局限性。掌握本书内容,将为读者在复杂流场分析、新型流体机械设计以及前沿科学研究中奠定坚实的基础。 ---

作者简介

目录信息

读后感

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船舶水动力学方向最好的一本教材,带有非常鲜明的讲义特色,非常适合自学,而且讲的很简洁很透彻。 我以前是学空气动力学方向的,所以涉及到水动力学方面的很多问题都不是很清楚,也看了不少教材,不过直到读过这本教材,总算有些入门的感觉

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船舶水动力学方向最好的一本教材,带有非常鲜明的讲义特色,非常适合自学,而且讲的很简洁很透彻。 我以前是学空气动力学方向的,所以涉及到水动力学方面的很多问题都不是很清楚,也看了不少教材,不过直到读过这本教材,总算有些入门的感觉

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船舶水动力学方向最好的一本教材,带有非常鲜明的讲义特色,非常适合自学,而且讲的很简洁很透彻。 我以前是学空气动力学方向的,所以涉及到水动力学方面的很多问题都不是很清楚,也看了不少教材,不过直到读过这本教材,总算有些入门的感觉

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船舶水动力学方向最好的一本教材,带有非常鲜明的讲义特色,非常适合自学,而且讲的很简洁很透彻。 我以前是学空气动力学方向的,所以涉及到水动力学方面的很多问题都不是很清楚,也看了不少教材,不过直到读过这本教材,总算有些入门的感觉

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船舶水动力学方向最好的一本教材,带有非常鲜明的讲义特色,非常适合自学,而且讲的很简洁很透彻。 我以前是学空气动力学方向的,所以涉及到水动力学方面的很多问题都不是很清楚,也看了不少教材,不过直到读过这本教材,总算有些入门的感觉

用户评价

评分

这本书在描述流体行为时,非常注重物理图像的构建。作者深知,公式的推导固然重要,但如果不能在脑海中形成清晰的物理图像,那么这些公式就如同空中楼阁,难以真正理解和运用。因此,他在讲解每一个概念时,都会尝试用各种生动形象的比喻来帮助读者建立直观的认识。比如,他在介绍“涡量”时,并没有直接给出数学定义,而是将其比作流体中的“旋转单元”,并详细阐述了涡量如何影响流体的运动,以及它在例如河流中的漩涡等现象中的体现。我还记得,他对于“对流”和“扩散”的讲解,同样是建立在清晰的物理图像之上,让我们能够理解物质和能量是如何在流体中传递的。书中的插图,虽然不多,但每一张都画得非常精炼,能够准确地传达关键的物理过程,比如流线、迹线、涡量场的分布等等。这些图示与文字的完美结合,让我能够轻松地在脑海中勾勒出流体运动的蓝图。我甚至觉得,这本书的作者就像一位经验丰富的船长,在带领我们穿越流体力学的海洋,他不仅给我们指明方向,还为我们描绘沿途的风景,让我们在理解复杂的科学概念时,不再感到迷失。

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不得不说,这本书的数学推导过程,虽然严谨,但对我而言,也确实是一项挑战。然而,作者在引导我们进行这些复杂的推导时,非常注重逻辑的连贯性和清晰性。他对于矢量分析和张量演算的运用,尤其是在介绍纳维-斯托克斯方程的张量形式时,讲解得非常透彻。他解释了每一个项的物理意义,以及它们是如何从更基本的物理原理推导出来的。我记得他在推导过程中,特别强调了“应力张量”的定义,以及它如何包含了压力和粘性应力。这种对细节的关注,让我能够更深入地理解方程的本质,而不是仅仅记住一个符号的组合。书中的几个章节,比如关于“势流理论”的讲解,让我看到了数学的优雅和简洁是如何应用于描述复杂的流体现象的。尽管势流是一种理想化的模型,但在很多情况下,它能够提供非常有价值的近似解,帮助我们快速把握流场的整体趋势。作者在这方面,不仅给出了数学推导,还详细分析了势流理论的优点和缺点,以及它在什么情况下可以被有效使用。我印象深刻的是,他还介绍了一些求解势流方程的数值方法,虽然书中没有深入探讨数值细节,但至少为我打开了了解现代流体力学计算方法的大门。总而言之,这本书是一本既需要数学功底,又能极大提升数学在物理问题中应用能力的宝藏。

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我必须承认,一开始拿到这本书的时候,我有点被它的厚度和密度吓到了。密密麻麻的公式和理论,仿佛一座知识的高山,让人望而生畏。但当我硬着头皮,从第一章开始,一个字一个字地读下去,我的感觉就发生了翻天覆地的变化。作者的逻辑清晰得如同数学定理的证明过程,每一步推导都严丝合缝,前后的联系紧密得让人找不到任何漏洞。他对于数学工具的运用,简直是炉火纯青,PDE(偏微分方程)的引入,以及拉普拉斯方程、泊松方程的推导,都被他梳理得井井有条,让我这个数学功底不算特别扎实的读者,也能勉强跟上他的思路。我特别欣赏他对于边界条件的处理,无论是无滑移条件、自由表面的情况,还是有渗透性边界的分析,他都给出了非常详尽的解释和处理方法,这在很多其他教材里是难以找到如此细致的论述的。而且,他穿插的几个案例分析,比如翼型附近的流场模拟,以及管道中的压强损失计算,都极具现实意义,让我觉得这些抽象的理论并不是脱离实际的空中楼阁,而是能够直接应用于解决工程问题的有力工具。书中的图示也画得恰到好处,虽然不多,但每一张都精准地传达了关键信息,帮助我理解那些复杂的流场分布和矢量变化。总的来说,这本书是一部值得反复研读的学术巨著,它不仅提供理论知识,更培养读者的严谨思维和解决问题的能力。

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阅读这本书的过程,更像是一场思维的“体操”。作者并非简单地陈述事实,而是不断地提出问题,引导我们去思考,去探究。例如,在介绍“欧拉方程”和“拉格朗日方程”在流体力学中的应用时,他并没有直接给出公式,而是先从不同的观测视角出发,让我们体会到描述流体运动的两种基本方法。这种“因材施教”的方式,让我能够从根本上理解不同描述方法的物理意义和适用范围。书中的许多段落,都充满了启发性的思考,比如关于“能量耗散”的讨论,作者会引出第二类永动机的悖论,并以此来阐述热力学第二定律在流体系统中的体现。这种将流体力学与其他物理学分支联系起来的讲解方式,极大地拓展了我的知识边界。我甚至觉得,这本书不仅仅是一本流体力学教材,更是一本培养科学思维和批判性思考能力的优秀读物。它教会我如何去质疑,如何去分析,如何在看似复杂的问题中找到问题的本质。每次读完一章,我都感觉自己的思维模式得到了一次升华,对事物的理解也更加深刻。

评分

这本书的内容深度和广度都令我印象深刻。它不仅涵盖了流体力学的基础理论,如连续介质力学、动量守恒和质量守恒方程,还深入探讨了一些更具挑战性的课题,比如非牛顿流体、多相流以及湍流的统计理论。我尤其惊讶于作者在非牛顿流体部分的讲解,他详细介绍了剪切稀化、剪切增稠等现象,以及相应的本构方程,这对于理解许多工业过程,如食品加工、油漆涂料等,至关重要。此外,他对多相流的论述,也为我打开了新的视野,比如气液两相流、液固两相流的分类和研究方法,这在化工、能源等领域都有着广泛的应用。虽然书中对这些高级课题的讲解仍然是建立在坚实的数学基础上的,但作者的逻辑推理和清晰的阐述,使得即便是我这样在这些领域接触不多的读者,也能逐渐理解其核心思想。我感觉这本书像一个百科全书,虽然不能在每个领域都面面俱到,但它能为读者提供一个全面而深入的概览,并为进一步深入学习打下坚实的基础。

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在我看来,这本书最令人称道的地方,在于它对流体力学发展历史和前沿研究的巧妙融合。作者在讲解经典理论的同时,并没有回避现代研究的成果和挑战。例如,在介绍“速度势”和“流函数”时,他会提及这些概念在早期流体力学发展中的重要性,以及它们如何帮助科学家们解决一些简单问题。同时,他又会引出,在复杂流动中,这些经典方法往往难以奏效,从而引出现代数值计算方法的重要性。他甚至会稍微提及一些当前研究的热点,比如“微流控”领域,以及它如何利用流体力学原理来设计和控制微尺度下的流体行为。这种将历史传承与未来展望相结合的叙述方式,让我在学习理论知识的同时,也能感受到流体力学这门学科的活力和不断进步。书中的一些小插曲,比如关于某个著名物理学家在流体力学研究中的贡献,或者某个经典实验的由来,都为枯燥的公式推导增添了不少趣味性,也让我对这门学科的理解更加立体。我喜欢这种“纵深”和“横向”的结合,它不仅让我掌握了“是什么”,更让我思考了“为什么”和“往哪里去”。

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这本书给我最大的惊喜在于它对流体模型选择和适用范围的深入探讨。很多时候,我们在学习流体力学时,往往是被直接丢进各种方程里,而很少去思考为什么选择这个模型,它的局限性又在哪里。而这本书,在开篇就花了相当大的篇幅去讨论“连续介质假设”的物理基础,以及它在微观尺度下的失效。作者通过分析流体的平均自由程和特征长度的对比,让我们清晰地认识到,什么时候一个流体可以被视为连续体,什么时候我们需要考虑其离散的分子特性。这种对模型背后原理的追根溯源,对于提升我们的理解深度至关重要。后续在介绍粘性流和无粘流时,他也同样强调了不同流动状态下的模型选择,以及雷诺数等无量纲参数在判断流动性质中的关键作用。这一点让我非常受益,因为我之前在解决实际问题时,常常会陷入模型选择的困惑。书中的讨论,比如关于伯努利方程的适用条件,以及它在不同流体动力学问题中的局限性,都得到了非常细致的阐述。作者并没有简单地给出公式,而是引导我们去思考公式背后的物理含义和适用边界,这对于培养我们独立的分析和判断能力非常有帮助。我尤其喜欢他对于“能量守恒”和“动量守恒”在流体运动中的具体体现的讲解,这种联系物理学基本定律的视角,让流体力学不再是一门孤立的学科。

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这本书的封面设计就给我一种沉甸甸的学术感,纯白背景,几个简洁有力的公式,没有花里胡哨的插图,这让我对即将翻开的内容充满了期待,仿佛要进入一个严谨而深刻的知识殿堂。我尤其喜欢它在第一章就抛出了几个宏大的概念,比如流体的连续性假设,以及纳维-斯托克斯方程的引出。作者并没有一开始就堆砌复杂的数学推导,而是花了大量的篇幅去阐述这些概念背后的物理意义,比如为什么我们可以用连续介质模型来描述宏观尺度的流体,以及牛顿第二定律在流体中的具体体现。这种由浅入深的讲解方式,对于像我这样虽然对流体力学有一定基础,但仍希望加深理解的读者来说,简直是福音。他用非常形象的比喻,比如把流体比作一个由无数微小粒子组成的“弹性网”,解释了剪切应力和粘性力的本质,让我豁然开朗。而且,书中的例子也十分贴切,从日常生活中的水管流动,到航空航天领域的空气动力学,都巧妙地融入了理论的讲解中。我甚至觉得,作者不仅仅是在讲解物理原理,更是在引导读者去“感受”流体的运动,去体会它内在的规律。这种深入浅出的叙述风格,让我在阅读过程中,思维始终保持着活跃,并且能够不断地将书本上的知识与我自身的观察和经验联系起来。我迫不及待地想继续深入,去探索更复杂的流体现象,比如湍流和边界层理论,我相信这本书一定会给我带来新的启发和深刻的认识。

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这本书在阐述流体动力学基本方程之后,并没有停留在理论层面,而是非常有远见地将目光投向了实际应用。作者选择的几个案例,非常具有代表性,比如对“边界层理论”的深入讲解,以及它在描述粘性流体近壁面流动中的重要作用。他不仅解释了边界层的形成机理,还分析了其厚度的演变规律,以及它对物体阻力产生的影响。这一点对于理解航空器、船舶等物体在运动时受到的阻力至关重要。此外,书中对“湍流”现象的介绍,也让我大开眼界。作者坦诚地承认了湍流的复杂性和目前研究的局限性,但他仍然通过一些统计方法和模型,如雷诺时均方程,来帮助我们理解湍流的宏观特性。他对湍流模型(例如RANS模型)的初步介绍,虽然没有深入到数学细节,但足以让我明白这些模型是为了在工程应用中近似模拟湍流的平均行为。另外,书中对“空化”和“气蚀”等流体中常见的破坏性现象的讨论,也极具价值。他从流体动力学角度分析了这些现象的产生原因和影响,并给出了相应的控制建议。这些内容让我觉得,这本书不仅仅是一本理论教材,更是一本能够指导工程实践的参考书。

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这本书最大的特点之一,就是它对数学工具与物理概念之间关系的深刻洞察。作者并没有将数学公式视为独立的实体,而是将其视为描述物理现实的语言。他会在介绍复杂的数学推导之前,先详细解释该数学工具在流体力学中扮演的角色,以及它所要解决的物理问题。例如,在讲解“微分算子”时,他会先从物理上解释什么是“梯度”、“散度”和“旋度”,以及它们分别如何描述流体的性质变化,然后再给出相应的数学表达式。这种“由形到神”的讲解方式,让我觉得数学工具不再是冰冷的符号,而是具有生命力的物理量。书中的几个章节,比如关于“张量分析”的引入,作者花了很多篇幅去解释张量如何在数学上表示物理量,以及它如何能够方便地处理不同坐标系下的物理量。这让我对张量在物理学中的重要性有了更深刻的认识。而且,书中对“相似性原理”的阐述,也让我体会到,如何通过数学变换来简化问题,并利用模型实验来预测真实世界的流动情况。总而言之,这本书是一部将数学的严谨性与物理的直观性完美结合的经典之作,它不仅教授流体力学知识,更教会读者如何用数学的语言去理解和描述物理世界。

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不敢相信我竟然翻过这本高等流体力学,不过这本书确实经典,适合相关专业的研究生进行深入学习,我个人只是粗浅取其空气动力学部分进行理解学习。

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不敢相信我竟然翻过这本高等流体力学,不过这本书确实经典,适合相关专业的研究生进行深入学习,我个人只是粗浅取其空气动力学部分进行理解学习。

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不敢相信我竟然翻过这本高等流体力学,不过这本书确实经典,适合相关专业的研究生进行深入学习,我个人只是粗浅取其空气动力学部分进行理解学习。

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