工程流体力学

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出版者:第1版 (2002年4月1日)
作者:郭楚文
出品人:
页数:278
译者:
出版时间:2002-4
价格:25.0
装帧:平装
isbn号码:9787810705134
丛书系列:
图书标签:
  • 流体力学
  • 工程
  • 物理
  • 数学
  • 机械
  • 水力学
  • 气力学
  • 传热
  • 流体动力学
  • 计算流体力学
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具体描述

工程流体力学,ISBN:9787810705134,作者:郭楚文主编

复杂系统中的能量转换与传递:现代工程视角下的热力学基础与应用 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且与现代工程实践紧密结合的热力学知识体系。它超越了传统教材中对基本定律的机械罗列,而是聚焦于如何利用热力学原理来分析、设计和优化涉及能量转换与传递的复杂工程系统。我们从物质的微观结构出发,逐步构建起宏观热力学的基础,强调了熵生成、不可逆性以及能量有效利用在可持续发展工程中的核心地位。 第一部分:热力学基础与宏观描述 本部分奠定了理解后续所有高级主题的基石。我们首先详细探讨了热力学的基本概念,包括系统、环境、边界、状态变量(如温度、压力、体积)以及热力学平衡态的精确定义。重点阐述了热力学第零定律在建立温度尺度上的物理意义,并深入分析了热力学第一定律(能量守恒)在不同工况(定容、定压、绝热过程)下的数学表述与应用。我们特别引入了能量的广义概念,讨论了动能、势能、内能以及功和热量在能量转换链中的角色。 随后,我们进入对热力学第二定律的深入剖析。本书采用更具现代工程意义的视角,强调了熵作为系统无序度、能量品质下降趋势的度量。通过卡诺循环的分析,我们不仅确定了热机的最大效率限制,更重要的是,引入了克劳修斯不等式和熵生成原理。我们将熵生成与系统的不可逆性紧密联系起来,阐明了为什么任何实际过程都必然伴随能量的耗散。对于流体、燃烧和传热过程而言,理解熵的产生机制是优化设计的关键前提。 在系统描述方面,本书引入了热力学第三定律,探讨了绝对零度下物质特性的理论极限,并提供了计算物质性质的实用方法。我们详细介绍了纯物质和混合物的相平衡,包括蒸汽表、物质状态方程(如范德华方程、Peng-Robinson方程)的推导和应用,为化工、制冷和能源工程中的相变过程计算提供了坚实的理论工具。 第二部分:热力学关系与过程分析 本部分专注于发展和应用热力学关系式,以解决实际工程问题。我们系统地推导了麦克斯韦关系式,展示了不同状态变量之间内在的联系,这对于在实验数据稀缺时进行理论预测至关重要。随后,我们聚焦于热力学势(内能$U$、焓$H$、亥姆霍兹自由能$A$、吉布斯自由能$G$)的定义、物理意义及其在化学平衡和材料科学中的应用。吉布斯自由能作为判断化学反应自发性的核心判据,将被详尽分析。 过程分析是本书的另一重点。我们分析了各种理想和非理想的热力学循环,包括: 1. 蒸汽动力循环:朗肯循环的改进(再热、回热),重点讨论了凝汽器和锅炉效率对整体系统性能的影响。 2. 气体动力循环:布雷顿循环(涡轮机和压气机性能分析),以及在航空推进系统中的实际应用,包括喷气发动机和燃气轮机中的热力学优化。 3. 制冷与热泵循环:理想和实际的蒸汽压缩制冷循环,讨论了制冷剂的选择标准和对性能系数(COP)的分析。 此外,本书对节流过程和焦耳-汤姆逊效应进行了深入探讨,这些是许多分离和液化过程(如天然气处理)的基础。 第三部分:开放系统与能量转换设备 在实际工程中,大多数设备都是控制体积(开放系统),因此本部分的核心是一维稳态流动的能量方程,即著名的容积能量方程。我们详细分析了以下关键工程部件的性能: 1. 管道流动与压降:结合流体力学概念,分析了摩擦损失、局部阻力和动量守恒在管道网络中的应用。 2. 涡轮机与压气机:应用等熵效率概念,分析了绝热流动中的功传递与效率损失,强调了气动设计对机械效率的决定性作用。 3. 喷管与扩散器:深入探讨了可压缩流体在喉部和超音速流动中的热力学特性变化,这对于火箭推进和超音速风洞设计至关重要。 第四部分:化学热力学与反应平衡 本部分将热力学原理拓展到化学反应领域。我们探讨了反应的焓变、吉布斯自由能变以及它们与温度的关系(范特霍夫方程)。重点分析了化学平衡的判据——平衡常数 $K$,以及如何利用勒夏特列原理和压力、温度变化来移动反应平衡,实现产率最大化。这对于石油化工、材料合成等领域的设计具有直接指导意义。 第五部分:不可逆性、效率极限与现代挑战 在结语部分,本书回归到对能量有效利用和可持续性的关注。我们量化了不可逆性造成的能量损失,并引入了火用(Exergy)分析。火用分析是一种比单纯基于能量守恒(第一定律)更优越的工具,它能精确识别系统中能量品质降低发生的位置和程度。通过火用平衡方程,读者将能够准确评估设备的“真正”效率和浪费。 最后,本书探讨了当前工程领域面临的热力学挑战,包括跨尺度现象(如纳米尺度下的能量传输)、热电耦合效应,以及如何运用热力学框架来评估新型能源系统(如燃料电池、热电发电机)的理论潜力。 本书特色: 强调物理图像: 每一个公式推导后都附有清晰的物理意义阐释。 工程导向: 包含了大量真实的工程案例和参数化分析,而非纯粹的数学推导。 系统性强: 逻辑结构严密,从微观到宏观,从平衡态到流动过程,层层递进。 现代视野: 深度融入了火用分析和可持续性约束,确保知识的先进性。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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说实话,《工程流体力学》这本书,让我对工程领域的理解上升到了一个新的高度。我一直觉得,那些宏伟的建筑、精密的机械,都离不开一些看不见的原理在支撑。这本书就像是一本“工程解剖学”的指南,让我能够深入探究这些原理的奥秘。我最感兴趣的部分是关于“边界层理论”和“湍流模型”的讲解。虽然这些概念听起来很专业,但作者用非常生动的比喻和形象的图示,将它们解释得清晰易懂。例如,他将边界层比作液体在固体表面“摩擦”产生的一层“粘滞层”,这种比喻让我一下子就抓住了问题的核心。而且,书中对各种湍流模型的介绍,也让我明白了工程师们是如何在实际应用中预测和控制湍流带来的影响。此外,关于“流体阻力”的章节也让我大开眼界,我从来没有想过,原来车辆的形状、飞机的设计,都会对空气阻力产生如此巨大的影响。作者通过对比不同形状的物体在流体中的受力情况,让我直观地感受到了流体动力学在提高效率、节省能源方面的巨大作用。这本书的写作风格非常严谨又不失趣味,让我能够一边学习理论知识,一边欣赏工程师们解决实际问题的智慧。

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我必须承认,《工程流体力学》这本书,彻底改变了我对工程学科的看法。我之前一直觉得,工程就是一些冰冷的技术和复杂的计算。但这本书让我看到,流体力学不仅仅是关于数字和公式,它更是关于对自然规律的深刻洞察,以及如何将这些洞察转化为解决实际问题的方案。我特别喜欢书中关于“水力机械”的章节,作者不仅介绍了各种泵、涡轮机的基本原理,还深入分析了它们在发电、供水、以及工业生产中的应用。通过书中大量的图例和案例分析,我才明白,原来我们日常生活中的很多便利,都离不开流体力学工程师们的辛勤工作。而且,我对书中关于“空气动力学”的讲解也印象深刻,作者用非常直观的方式解释了飞机如何获得升力,以及如何设计出更节能的汽车。我之前一直对飞机的起飞感到神奇,但读完这本书,我才明白了其中的科学原理。这本书的语言风格非常流畅,作者的叙述充满了热情和智慧,让我能够轻松地沉浸在流体力学的世界里。它不仅仅是一本教科书,更像是一次与工程师们的对话,让我能够感受到他们对科学的热爱和对创造的追求。

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我本来以为《工程流体力学》会是一本非常枯燥的学术书籍,充斥着我无法理解的公式和理论。但事实证明,我的担忧是多余的。这本书的作者显然是一位非常有经验的工程师,他用一种非常引人入胜的方式,将流体力学的知识娓娓道来。我尤其喜欢书中关于“流体机械”的部分,作者不仅详细介绍了各种泵、风机、涡轮机的原理,还结合了实际的应用场景,比如在城市供水系统、火力发电厂、以及航空发动机中的具体运用。这些内容让我对流体机械有了非常清晰的认识,也让我惊叹于工程师们的智慧和创造力。书中关于“多相流”的讲解也让我印象深刻,比如油水混合物在管道中的流动,或者气泡在液体中的运动,这些在很多工程领域都非常常见,但之前我一直不明白其中的奥秘。作者通过图文并茂的讲解,让我对这些复杂现象有了更深入的理解。而且,我非常赞赏作者在讲解复杂概念时,总是会引入一些历史故事或者科学家的趣闻,这使得整个阅读过程充满了乐趣,也让我对流体力学的发展历程有了更深的了解。这本书不仅仅是知识的传授,更是一种思维方式的启迪,让我学会用工程的眼光去分析和解决问题。

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这本书,《工程流体力学》,真的是让我大开眼界。作为一名对工程领域有着浓厚兴趣的普通读者,我之前对流体力学这个概念总是有点模糊不清。以为它就是关于水流和空气的简单描述。但这本书完全颠覆了我的认知。作者用一种非常接地气的方式,将那些看似高深的理论,转化成了易于理解的工程实践。我印象最深刻的是关于“水力学”的部分,不仅仅是简单的流体压力和流量计算,而是深入到如何设计高效的给排水系统,如何理解河流的演变和治理,甚至是如何处理工业废水。书中关于“气动力学”的讲解也让我受益匪浅,我终于明白了为什么飞机能够在天上飞,为什么车辆的设计会影响到空气阻力。作者通过大量的实例,比如不同形状的翼型如何产生不同的升力,车辆流线型设计如何减少油耗,让我对空气动力学有了直观的认识。而且,这本书的结构安排也非常合理,从基础概念到复杂应用,循序渐进,让人能够轻松跟上思路。最让我惊喜的是,作者并没有回避数学公式,而是将它们与实际应用紧密结合,让我们明白这些公式并非纸上谈兵,而是解决工程问题的强大工具。读完这本书,我感觉自己仿佛拥有了一双“流体力学之眼”,能够更深刻地理解我们周围工程世界的运作方式,那些曾经让我感到神秘莫测的工程奇迹,如今在我看来,都充满了科学的智慧和力量。

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说实话,在拿到《工程流体力学》这本书之前,我对流体力学的理解仅限于一些皮毛的常识。我总是觉得,流体力学是一个非常抽象和数学化的领域,与我的日常生活似乎相去甚远。然而,这本书彻底颠覆了我的这种看法。作者用一种非常接地气的方式,将那些看似高深的理论,与我们生活中随处可见的工程现象紧密地联系起来。我最喜欢的部分是关于“多相流”的讲解,比如油水分离,泡沫的产生和消散,以及气液混合流动。作者用非常生动的案例,展示了这些现象在化工、石油、以及食品工业中的重要性。我之前一直不明白,为什么在一些工业生产过程中,需要精确控制流体的混合方式,读完这本书,我才明白了其中的流体力学原理。而且,关于“流体输送”的章节也让我大开眼界,我明白了为什么在长距离输送石油、天然气时,需要考虑管道的摩擦阻力和能量损失,以及如何通过流体力学的知识来优化输送效率。这本书的语言风格非常流畅,作者的叙述充满了热情和智慧,让我能够轻松地沉浸在流体力学的世界里。它不仅仅是一本教科书,更像是一次与工程师们的对话,让我能够感受到他们对科学的热爱和对创造的追求。

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我必须说,《工程流体力学》这本书,简直是为我这样对工程领域一窍不通但又充满好奇的人量身定做的。之前,我总觉得流体力学是个高深莫测的学科,充斥着各种复杂的公式和理论,让人望而生畏。然而,这本书彻底颠覆了我的认知。作者似乎有一种魔力,能够把最抽象的概念用最直观的方式呈现出来。举个例子,书中关于边界层理论的讲解,一开始我以为会很难理解,但作者通过生动的比喻和精美的插图,让我一下子就抓住了核心。他将流体在固体表面流动时,速度如何从零逐渐变化到主流速度的过程,形象地描绘成一片“边界的粘滞”,这种比喻简直是神来之笔。而且,这本书的逻辑性非常强,从宏观的流体运动现象,到微观的流体颗粒行为,层层递进,让我能够清晰地构建起对流体力学世界的认识。书中对各种流体现象的分类也非常清晰,比如层流和湍流的区别,作者用了很多实际案例来区分,让我一下子就明白了为什么有些流体流动平滑有序,有些则充满混乱。最让我惊喜的是,这本书不仅仅停留在理论层面,它还花了大量的篇幅去讨论实际工程中的应用,比如如何通过优化管道设计来减少能量损失,如何分析水坝的受力情况来确保结构安全,甚至是如何设计更高效的冷却系统。这些内容让我意识到,流体力学不仅仅是实验室里的研究,更是解决现实世界工程难题的关键。这本书的写作风格非常人性化,没有任何冷冰冰的学术腔调,而是充满了对工程之美的赞叹和对科学探索的热情。

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《工程流体力学》这本书,绝对是我阅读过的工程类书籍中,最具启迪性的一本。我之前对流体力学这个概念,一直停留在一些模糊的印象中,比如水的流动,风的吹拂。然而,这本书却以一种非常系统和深入的方式,将我带入了流体力学的广阔世界。我尤其欣赏书中关于“边界层分离”和“涡流”的讲解,作者用非常形象的比喻和精美的插图,将这些复杂的现象解释得清晰明了。例如,他将边界层分离比作水在流过一个不光滑的表面时,流体“脱离”表面的过程,这种生动的描述让我一下子就理解了其中的关键。而且,书中还详细介绍了这些现象在实际工程中的影响,比如飞机失速,船只的阻力增加等等。我之前一直对飞机为什么会失速感到困惑,读完这本书,我才明白了其中的流体力学原因。此外,书中关于“水力损失”和“能量传递”的章节也让我受益匪浅,我明白了为什么在输送流体时会有能量损耗,以及如何通过优化设计来减少这种损耗。这本书的写作风格非常专业而又充满人文关怀,让我不仅学到了知识,更感受到了工程师们在解决实际问题时所展现出的智慧和创造力。

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这本《工程流体力学》真是让我大开眼界!我一直对那些看不见的、却又无处不在的力感到好奇,比如风如何吹动建筑物,水如何穿过管道,飞机又是如何克服空气阻力升空的。这本书就像一把钥匙,为我打开了理解这些现象的大门。我尤其喜欢它在讲解流体性质时那种循序渐进的方式,从最基础的密度、粘度开始,一步步深入到更复杂的概念,比如压缩性、表面张力等等。而且,书中并没有回避那些听起来颇为吓人的数学公式,而是用非常生动的方式将其与实际应用联系起来。我记得有一个章节是关于伯努利方程的,它解释了为什么飞机的机翼能够产生升力,以及在管道中流体速度与压力的关系。虽然我不是专业人士,但通过书中的图示和案例分析,我竟然也能大致理解其中的原理。最令我印象深刻的是,作者并没有把这本书写成一本干巴巴的教科书,而是加入了大量的工程实例,比如桥梁设计中的风载分析、水泵的选择与优化、甚至是一些非常有趣的航空航天应用,这些都让我觉得流体力学离我的生活并不遥远,它渗透在现代工程的方方面面,塑造着我们生活的世界。读完这本书,我不仅对流体力学的基本原理有了更深入的认识,更重要的是,我发现自己对工程领域产生了浓厚的兴趣,开始思考那些我们习以为常的工程奇迹背后所蕴含的科学原理。这本书的价值远不止于知识的传授,它更像是一次思维的启迪,让我能够用一种全新的视角去观察和理解我们周围的世界。

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说实话,我最初拿到《工程流体力学》这本书的时候,并没有抱太高的期望,我以为它会是一本枯燥乏味的学术著作。然而,这本书带给我的惊喜是巨大的。作者的叙述风格非常独特,他不是简单地堆砌公式和理论,而是像一位经验丰富的工程师,娓娓道来,将复杂的概念融入到生动的故事和鲜活的案例之中。我尤其欣赏书中对“量纲分析”和“相似性原理”的讲解,这两个概念之前对我来说完全是天书,但通过作者的解释,我才明白它们在工程设计中的重要性。他用了很多实际的例子,比如风洞实验和水力模型试验,来展示如何利用这些原理来预测和优化大型工程项目的性能,而无需进行昂贵的实际试验。这让我感到非常震撼,原来工程师们可以用如此巧妙的方法来解决现实世界中的复杂问题。书中的图解和示意图也做得非常出色,它们不仅仅是简单的辅助工具,更是理解复杂流体现象的关键。我记得在讲解动量方程时,作者绘制了一系列详细的力线图,让我能够直观地看到流体内部的应力和力的传递过程。此外,我非常喜欢书中关于“空化现象”和“射流”的章节,作者用非常形象的比喻和生动的描述,让我仿佛置身于现场,亲眼目睹了这些奇特而又重要的流体现象。这本书让我对工程流体力学产生了全新的认识,它不仅仅是一门学科,更是一种解决问题的思维方式,一种对自然界力量的深刻洞察。

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这本《工程流体力学》对我来说,绝对是一次非常宝贵的学习经历。我一直对那些能够影响世界的工程奇迹感到好奇,比如高耸的摩天大楼,飞翔的飞机,以及庞大的桥梁。这本书就像一把钥匙,为我揭示了这些奇迹背后流体力学的奥秘。我特别喜欢书中关于“风工程”的章节,作者用非常生动的案例,解释了风是如何影响建筑物结构的,以及工程师们是如何通过流体力学的原理来设计能够抵御强风的建筑。我之前一直以为,高楼大厦之所以能够屹立不倒,只是因为它们建造得足够坚固,但这本书让我明白了,流体力学在其中扮演着至关重要的角色。此外,关于“水力学”的讲解也让我受益匪浅,我明白了河流的形成和演变,以及如何通过流体力学的知识来设计水坝和灌溉系统。书中对各种水流现象的描述,都充满了科学的严谨和工程的智慧。最让我印象深刻的是,作者并没有将这本书写成一本晦涩难懂的学术著作,而是用一种非常易于理解的语言,将复杂的流体力学概念娓娓道来。它让我看到了科学的魅力,也让我对工程领域产生了更浓厚的兴趣。

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