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出版者:天津大学出版社

作者:陈文义，张伟

出品人:

页数:185

译者:

出版时间:2004-1

价格:18.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787561818954

丛书系列:

图书标签:

• 流体力学
• 物理学
• 工程
• 流体动力学
• 计算流体力学
• 传热学
• 机械工程
• 水力学
• 航空航天
• 工业工程

机械动力学基础：结构与运动的交织 图书简介 本书旨在为工程、物理学及相关领域的研究者和学生提供一个深入而系统的《机械动力学基础》的理论框架与实践指导。本书着眼于宏观与微观层面，系统阐述了物体在力和力矩作用下的运动规律、能量转换机制及其在复杂工程系统中的应用。全书内容组织严谨，逻辑清晰，力求在理论深度与工程实用性之间达到完美平衡。 第一部分：刚体动力学核心原理 本书的开篇聚焦于经典刚体动力学的基石。我们首先回顾牛顿-欧拉方程（Newton-Euler Equations）在三维空间中的精确表述及其在惯性坐标系下的应用。重点解析了物体系的动量守恒与角动量守恒定律的物理内涵，并辅以大量实例，阐明了这些基本定律如何指导我们分析机器、车辆和机械结构的运动状态。 惯性力与约束分析： 深入讨论了达朗贝尔原理（D'Alembert's Principle）在处理复杂动力学问题中的强大作用，特别是在建立非惯性系下的动力学方程方面。我们详细分析了各种常见机械约束（如铰链、滑动、万向节）的几何限制及其对广义坐标选择的影响。对惯性张量（Inertia Tensor）的计算和主轴变换进行了详尽的阐述，这是理解复杂旋转动力学的前提。 振动基础与响应分析： 动力学研究的核心之一是对系统振动特性的掌握。本书将单自由度（SDOF）和多自由度（MDOF）系统的自由振动和受迫振动作为重点。对于SDOF系统，我们不仅分析了粘性阻尼和库仑阻尼下的暂态和稳态响应，还引入了复数域分析方法（如转移矩阵法）来简化周期性激励下的求解过程。对于MDOF系统，系统特征值问题——即如何求解固有频率和振型——被置于核心地位。我们详细介绍了基于质量矩阵和刚度矩阵的对角化方法，并探讨了模态分析（Modal Analysis）在理解复杂机械系统振动行为中的实际意义。 第二部分：能量法与拉格朗日动力学 为了超越基于力的传统分析方法，本书第二部分引入了更具普适性的能量方法。我们详细介绍了功和能的概念，包括动能、位能和耗散能，并将其应用于保守系统和非保守系统的分析。 变分原理与拉格朗日方程： 深入讲解了哈密顿最小作用量原理（Hamilton's Principle）作为经典力学基础的地位。在此基础上，我们推导出拉格朗日方程（Lagrange's Equations of the Second Kind），并演示了如何利用广义坐标（如角度、伸长量）来极大地简化复杂约束系统的微分方程的建立过程。这部分内容强调了坐标选择的艺术性，是解决多连杆机构和复杂机电耦合系统动力学的关键。 哈密顿体系： 在拉格朗日体系的基础上，进一步过渡到哈密顿力学。我们定义了广义动量，并构建了哈密顿函数。这不仅为深入理解相空间（Phase Space）概念奠定了基础，也为后续的变分计算和最优控制理论的应用提供了理论工具。 第三部分：高级动力学专题与应用 本书的后半部分将理论应用于更复杂和现代的工程问题。 陀螺动力学与刚体姿态运动： 详细分析了陀螺仪的效应，特别是进动（Precession）和章动（Nutation）。重点讨论了欧拉角（Euler Angles）的定义、运动学方程的推导，以及如何利用欧拉方程分析非对称刚体绕固定点（如卫星、飞行器）的复杂滚转、俯仰和偏航运动。我们探讨了刚体运动的稳定性问题，例如李雅普诺夫稳定性判据在初步姿态控制分析中的应用。 分析方法与数值实现： 鉴于许多实际工程问题无法获得解析解，本书投入专门章节讨论数值积分方法。我们对比了龙格-库塔法（Runge-Kutta Methods）和辛积分器（Symplectic Integrators）的优劣，特别是后者在长时间尺度上保持能量守恒特性方面的重要性。此外，还简要介绍了有限元方法（FEM）在离散化大型结构动力学模型中的应用流程。 耦合振动与参数激励： 探讨了系统中参数随时间变化的动力学问题，即参数激励振动。通过梅尼克-杜芬（Mathieu-Duffing）方程等经典模型，分析了参数激励可能导致的参数共振现象，并讨论了如何通过设计来抑制这种不稳定性。同时，对机电耦合系统中的运动与控制信号的相互影响也进行了概述。 总结： 本书通过层层递进的结构，从最基本的运动定律出发，逐步过渡到能量方法、复杂系统描述以及现代数值分析技巧。它不仅是理论学习的教材，更是连接理论与工程实践的桥梁，旨在培养读者运用严谨的动力学思维解决实际机械设计、控制和分析挑战的能力。书中的例题和习题经过精心设计，旨在巩固理论概念，并逐步提升读者处理复杂非线性动力学系统的能力。

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一直以来，我都在尝试理解化工生产过程中流体的混合、分离和传质现象。《流体力学》这本书，为我提供了一个坚实的理论基础。书中对不同类型流体流动（如层流和湍流）的区分，以及它们在混合和传热过程中的作用，讲解得十分透彻。我特别喜欢作者对“湍流扩散”的描述，它不仅仅是简单的物质迁移，而是由无数微小涡旋驱动的复杂过程，这种多尺度的运动使得混合效率大大提高。书中提供的数学模型，虽然涉及偏微分方程，但作者通过化繁为简的方式，展示了如何利用这些模型来预测和优化化工反应器的设计。我正在研究一种新型的催化反应器，希望能够提高反应物的混合效率，从而提升催化剂的利用率。我相信书中关于湍流混合和传质的深入分析，以及可能涉及到的“强化传质”的策略，将为我的项目提供关键的指导。这本书的价值在于，它能够将抽象的流体力学原理，转化为解决实际化工问题的有效工具，让我能够更精准地设计和控制生产过程。

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我是一名对气候变化和环境科学非常关注的读者，一直想了解风和水流在塑造地球环境中所扮演的角色。《流体力学》这本书，为我提供了一个全新的视角。书中对大气环流和海洋环流的分析，让我能够理解地球上能量和物质的传输机制。我特别被书中关于“地转偏向力”的阐述所吸引，它解释了为何在北半球，洋流和风会向右偏转，以及这种偏转如何影响全球的气候模式。书中关于大气边界层和海洋边界层中湍流混合的讨论，也让我了解到这些近地面的流动是如何影响空气质量和海洋生态的。我正在研究一个关于河流三角洲地貌演变的项目，希望能够理解泥沙的输运和沉积过程。我相信书中关于泥沙在水流中的输运机理，以及可能涉及到的“挟沙能力”的分析，将为我的研究提供重要的理论依据。这本书的意义在于，它不仅仅是关于物理学的知识，更是关于理解我们赖以生存的地球的运行规律，让我更加深刻地认识到流体力学在环境科学中的重要作用。

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作为一名业余天文爱好者，我一直对宇宙中的气体和尘埃云的运动，以及恒星和星系的形成过程感到着迷。《流体力学》这本书，虽然主要关注地球上的流体，但其中蕴含的原理，在宇宙尺度上同样适用。书中关于“超音速流动”和“冲击波”的讨论，让我对黑洞吸积盘和超新星爆发等天体现象有了初步的认识。我尤其欣赏书中关于“磁流体动力学”的初步介绍，它揭示了磁场如何与导电流体相互作用，从而产生许多宇宙中观测到的奇特现象，例如日冕物质抛射和星际磁场。我正在尝试理解恒星形成过程中，气体云如何在外力的作用下坍缩形成新的恒星。我相信书中关于引力和压力梯度共同作用下流体平衡的讨论，以及可能涉及到的“自引力不稳定性”的分析，将为我理解这个过程提供重要的理论基础。这本书虽然没有直接涉及宇宙流体力学，但它所建立的坚实基础，让我能够更好地理解那些更广阔、更壮丽的宇宙现象。

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我最近一直在尝试理解某些工程项目中的流体行为，尤其是那些涉及复杂管道网络和泵站设计的场景。朋友推荐了《流体力学》，我抱着学习的态度翻开，结果很快就被它所展现出的全面性所震撼。书中的内容涵盖了从最基本的流体静力学，到更高级的粘性流体动力学，再到各种实际应用中的流体机械，几乎无所不包。令我感到惊喜的是，作者在讲解伯努利原理时，并没有仅仅给出公式，而是深入剖析了能量守恒在流体流动中的体现，并结合了水翼、喷嘴等多个实际例子，让我对这个基本原理有了更加透彻的理解。此外，书中对于相似性原理和量纲分析的讲解也十分到位，这对于我们进行工程放大和模型实验至关重要，它提供了一种强大的工具，让我们能够从物理模型上推断出真实系统行为，大大降低了研发成本和风险。我正在研究一个水力发电站的设计，对水轮机的效率问题感到困惑，我相信这本书中关于涡轮机械的章节一定能为我提供宝贵的理论指导和解决方案。这本书的价值，在于它能够将理论知识与实际工程紧密结合，让读者在学习理论的同时，也能深刻理解其工程应用的可行性和重要性。

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我一直对体育运动中的流体力学原理感到好奇，特别是运动员如何利用流体来提升运动表现。《流体力学》这本书，为我提供了许多有趣的洞察。书中关于“阻力最小化”和“升力最大化”的讨论，让我能够理解为什么游泳运动员要采用特定的泳姿，为什么自行车运动员要穿着紧身的骑行服，以及为什么网球运动员在发球时会旋转球。我特别被书中关于“旋转物体在流体中的运动”的章节所吸引，它解释了“马格努斯效应”是如何产生的，以及这种效应如何影响球类的飞行轨迹，例如足球的弧线球和网球的上旋发球。我正在研究一种新型的泳衣设计，希望能够降低水的阻力，提高游泳速度。我相信书中关于流体与物体表面相互作用的详细分析，以及可能涉及到的“流线型设计”和“减阻涂层”的讨论，将为我的设计提供宝贵的理论支持。这本书的价值在于，它能够将看似高深的流体力学原理，与我们日常生活中常见的体育运动紧密联系起来，让我能够更深入地理解运动的科学本质。

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这本书我刚拿到手，就被它厚重的封面和散发出的知识气息所吸引。作为一个对未知领域充满好奇的读者，我一直渴望能深入理解那些看似神秘的自然现象。《流体力学》这本书，即便只是初窥门径，也已经让我感受到了它背后所蕴含的严谨逻辑和科学魅力。在翻阅的过程中，我时常被作者精心设计的图例所折服，那些流动的曲线、涡旋的形态，仿佛都在诉说着无声的语言，勾勒出液体在各种状态下的灵魂。尤其令我印象深刻的是，书中对于流体边界层理论的阐述，它不仅仅是枯燥的公式堆砌，而是通过一系列生动的比喻和实例，将抽象的概念具象化，让我能更好地理解流体与固体表面相互作用的复杂性。这种教学方式，对于我这样的初学者来说，无疑是极其友好的。我能感觉到，作者花费了大量的心思去组织内容，力求让每一个概念都能被清晰地传达。我特别期待能在这本书中找到关于飞机机翼设计背后流体力学原理的解答，也想了解在航天工程中，流体动力学扮演着怎样的关键角色。这本书不仅是对知识的探索，更像是一次智力的冒险，我迫不及待地想继续深入，去解锁更多科学的奥秘。

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我一直对海洋工程和船舶设计充满好奇，特别是对船体在水中航行时所受到的各种力的作用机制感到着迷。《流体力学》这本书，让我有机会深入了解这些背后的科学原理。书中对船体表面流动的描述，尤其是对波浪与船体相互作用的分析，让我大开眼界。作者不仅仅是简单地提及“波浪阻力”，而是详细解释了船体运动如何激发和改变海浪，以及这些海浪反过来如何影响船体的稳定性和前进的阻力。我特别欣赏书中关于“兴波阻力”的详细阐述，它将抽象的数学模型转化为直观的视觉效果，让我能够理解船体表面为何会产生如此复杂的波系。此外，书中关于船舶推进系统（如螺旋桨）的流体力学原理的讲解，也让我对船舶的动力学有了更深的理解。我目前正在研究一种新型的船体设计，希望能够提高其在恶劣海况下的航行性能，我相信这本书中关于流体动力学和船舶运动的深入讨论，将为我提供宝贵的理论支持和设计思路。这本书为我打开了一个全新的视野，让我看到了流体力学在宏伟的海洋工程领域中的无限可能。

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作为一名对空气动力学充满热情的爱好者，我一直想找到一本能深入浅出讲解空气流动原理的书籍。《流体力学》的出现，可以说完全满足了我的期待。我尤其被书中关于“无粘性流动”和“粘性流动”的区分和过渡部分的阐述所吸引。作者通过精妙的比喻，将空气想象成一种既有惰性又有活力的物质，在不同条件下展现出截然不同的行为。例如，在解释翼型产生升力的原理时，书中不仅展示了速度差导致压力差的公式，更细致地描述了流体如何在翼型表面绕行，形成复杂的流动分离和再附现象。这部分内容让我对飞机起降时的空气动力学有了全新的认识。书中的数学推导部分，虽然偶尔会让我感到有些挑战，但作者总是能提供清晰的步骤和逻辑，并辅以大量的图表和示意图，确保我不会迷失在公式的海洋里。我非常期待书中关于边界层分离对飞机性能影响的详细讲解，以及如何在设计中避免或减轻这种不利效应。这本书不仅是一本教科书，更像是一位循循善诱的老师，引领我一步步揭开空气流动的神秘面纱。

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我最近在进行一项关于水下航行器设计的项目，对流体阻力的计算和控制特别感兴趣。《流体力学》这本书，在这一点上给予了我极大的启发。书中关于阻力来源的分类，从表面摩擦阻力到形状阻力，再到诱导阻力，讲解得非常细致。我尤其喜欢作者对“形状阻力”的分析，它不仅仅是简单的几何形状影响，还涉及到流体在物体后方形成的尾迹和涡旋。通过阅读书中关于钝体绕流的章节，我能够更清晰地理解为什么某些外形会产生更大的阻力，以及如何通过优化设计来减小这种影响。书中提供的计算方法，虽然需要一些数学基础，但都非常实用，并且有详细的案例分析，让我能够学以致用地解决实际问题。我正在考虑为我的航行器设计一个流线型外壳，以降低水的阻力，我相信书中关于“最优形状”的讨论，以及可能涉及到的最小阻力原则，会对我的设计决策产生至关重要的影响。这本书的价值在于，它不仅提供了理论框架，更重要的是，它指导了我如何将这些理论应用于具体的工程设计，以达到预期的性能目标。

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我对生物学和医学领域的应用一直抱有浓厚的兴趣，想了解流体力学如何应用于人体内的各种生理过程。《流体力学》这本书，在这方面给了我很大的启发。书中关于“血液循环”的描述，让我能够理解心脏如何泵送血液，血管如何将血液输送到全身，以及血液在不同血管中的流动状态（如层流和湍流）对人体健康的影响。我特别被书中关于“脉冲流动”的分析所吸引，它揭示了血液流动并非是恒定的，而是随着心脏的搏动而变化，这种变化对血管壁的压力和物质交换有着重要的影响。书中关于“气体交换”的讲解，也让我能够理解肺泡中氧气和二氧化碳如何在血液中进行高效的传递。我正在研究一种新型的药物输送系统，希望能够将药物精准地递送到特定部位，而不需要通过全身循环。我相信书中关于流体在微观尺度下的输运机制，以及可能涉及到的“扩散”和“对流”的共同作用，将为我的设计提供重要的理论指导。这本书为我打开了一个全新的视角，让我看到流体力学在生命科学领域的广泛应用和深远意义。

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