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出版者:西安电子科技大学出版社

作者:郭红星

出品人:

页数:275

译者:

出版时间:2006-2

价格:20.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787560616223

丛书系列:

图书标签:

• 机械设计
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《流体力学与传热学原理》 内容提要 本书旨在系统而深入地阐述流体力学与传热学两大核心工程学科的基本理论、分析方法和工程应用。全书内容严谨、逻辑清晰，力求在理论深度与工程实践之间搭建坚实的桥梁。全书共分为两个主要部分：流体力学基础与传热学基础及其应用。 第一部分：流体力学基础 流体力学是研究流体（液体和气体）运动规律及其与固体边界相互作用的科学。本部分将从最基本的概念入手，逐步深入到复杂的流动现象分析。 第一章：流体力学概论与流体静力学 本章首先界定流体力学的研究范畴，区分不同类型的流体，并介绍描述流体运动和状态的基本物理量，如密度、比重、粘度等。重点介绍流体静力学原理，包括压力梯度的概念、帕斯卡定律、静水总压和合力计算。详细推导和分析浮力与阿基米德原理，以及在不同容器中流体作用在壁面上的总压力计算方法，并引入流体静力矩的概念，为后续的浮体平衡分析打下基础。 第二章：流体运动学与控制体分析 本章侧重于描述流体的运动状态，而不涉及引起运动的力。引入拉格朗日和欧拉描述方法，详细阐述流线、迹线和涡线。通过对流场进行微分分析，定义了速度场中的应变率张量。接着，本书核心内容之一——控制体分析方法被系统介绍。详细推导并应用流量、动量方程（牛顿第二定律在流体中的推广）和能量方程（第一定律在流体中的推广），这些方程是分析管道流动、射流、冲击损失等问题的关键工具。 第三章：粘性流体流动基础与纳维-斯托克斯方程 本章深入探讨粘性对流体运动的影响。详细阐述牛顿内摩擦定律，并据此建立剪应力与速度梯度的关系。本章的理论高潮是纳维-斯托克斯（Navier-Stokes, N-S）方程的完整推导。我们将分别推导不可压缩牛顿流体的 N-S 方程，并讨论其在笛卡尔、圆柱和球坐标系下的形式。引入无量纲数——雷诺数（Reynolds Number, Re）的物理意义及其在判断流动是层流还是湍流中的决定性作用。 第四章：理想流体与伯努利方程 在讨论粘性效应之前，本章先引入理想流体（无粘性流体）模型。基于无粘性假设，推导著名的伯努利方程，并详细分析其在流线上的适用条件和物理含义。通过伯努利方程，解决例如皮托管测速、文丘里效应、流体射出孔洞的速度计算等经典问题。随后，介绍势流理论的基础，包括流函数和速度势函数，为更复杂的二维无粘流分析做准备。 第五章：真实流体流动分析 本章将真实流体（粘性流体）的分析回归工程实际。重点分析管内流动，包括圆管中的层流（泊肃叶流动）和湍流。详细讨论摩擦阻力系数（如达西-魏斯巴赫公式、摩阻图或柯布-布鲁克方程的构建）和局部阻力的计算。同时，分析边界层理论的基础，包括边界层分离现象、阻力与升力的产生机理（基于流体动力学视角）。 第六章：流体机械基础 本章将流体力学理论应用于工程设备。介绍动叶轮机械（如水泵、风机、涡轮机）的基本原理，包括叶轮的结构、工作方式。应用动量方程分析叶轮对流体的作用力，推导欧拉涡轮方程，阐明能量传递的机制。介绍比转速、效率和汽蚀现象，并初步涉及离心泵和轴流泵的性能曲线分析。 第二部分：传热学基础及其应用 传热学是研究热量在不同温度体系中传递规律的学科，是所有热工、化工、能源和建筑领域不可或缺的基础。 第七章：传热学概论与热传导基础 本章建立传热学的基本概念，区分三种基本传热方式：热传导、对流和辐射。重点阐述热传导定律——傅立叶定律，并推导其在一维、稳态、无内热源情况下的基本微分方程。详细求解平板、圆柱壁和球壳壁的稳态热传导问题，并引入热阻概念，用于串联和并联导热系统的分析。 第八章：非稳态热传导与强化传热 本章处理瞬态热传导问题。介绍集总参数法（Lumped Capacitance Method）的适用条件和应用，用于分析小温差下的瞬态温升或温降过程。对于更复杂的情况，介绍半无限大体和无限大平板的非稳态导热解，主要通过无量纲数（如傅里叶数）进行分析。随后，引入热扩散率和热扩散方程的物理意义。 第九章：热对流基础 热对流是流体力学与传热学的交叉领域。本章从流体运动的角度分析对流传热。首先区分自然对流（浮力驱动）和强制对流（外力驱动）。重点介绍边界层理论在对流传热中的应用。通过量纲分析，推导出努塞尔数（Nusselt Number, Nu）的意义及其与雷诺数（Re）和普朗特数（Pr）的关系。给出强制对流（平板流动）和自然对流（垂直板流动）的经验和半经验关系式。 第十章：对流换热器分析 本章将对流换热原理应用于工程实践——换热器。详细介绍管壳式换热器、并流与逆流换热器的结构和工作原理。引入对数平均温差（LMTD）法和有效-编号（NTU-Effectiveness）法，这是进行换热器设计和性能评估的核心工具。详细讨论单程、多程换热器的热分析，并涉及换热器中的污垢热阻问题。 第十一章：热辐射 本章专门研究电磁波形式的热量传递。详细介绍黑体辐射定律（普朗克定律、斯特藩-玻尔兹曼定律）和灰体的概念。重点推导并应用斯蒂芬-玻尔兹曼定律计算黑体表面的净辐射换热量。深入分析表面辐射交换的几何因子——形状因子（View Factor），并讲解如何利用形状因子来分析复杂物体之间的净辐射换热，特别是对于非黑体的辐射换热计算。 附录 附录包含重要的流体性质表（如水、空气的粘度、密度、导热系数等）、工程常用材料的热物理性质，以及相关的数学函数表，方便读者进行实际计算。 本书特色 本书理论深度适中，覆盖了流体力学和传热学从基本原理到工程应用的完整体系。每章末均附有大量的习题，旨在巩固理论理解并培养解决实际工程问题的能力。全书的叙述风格注重物理图像的建立，避免过度依赖纯粹的数学推导，确保读者能够深刻理解物理过程背后的机制。本书特别强调了雷诺数、努塞尔数、热阻等关键无量纲参数在工程设计中的指导意义。

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如果让我用一个词来形容这本《机械设计基础》，我会用“清晰的逻辑骨架”。这本书的章节安排和知识点的递进关系处理得极为高明。它不是简单地罗列知识点，而是构建了一个严密的知识体系。从最基本的力学分析开始，逐步过渡到连接设计（螺纹、铆接、焊接），再到机构运动与动力学分析，最后到整体结构设计，每一步都有明确的前置知识要求，并且相互关联。我特别喜欢它对“设计变量”的讨论，作者总是引导读者去思考，在满足功能要求的前提下，如何权衡成本、重量和可靠性。这让我明白，机械设计从来不是一道标准答案的题目，而是一系列需要在工程约束下进行最优选择的过程。对于希望建立完整、系统化知识框架的读者来说，这本书的结构设计简直是教科书级别的范本，它教会我的不只是知识本身，更是一种结构化、系统化的工程思维方式。

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这本书给我的感觉是，它成功地在“严谨的学术性”和“可读的工程实践性”之间找到了一个绝佳的平衡点。它的数学基础是扎实的，这一点从它对静力平衡和运动学分析的处理上就能看出来，绝对经得起专业人士的推敲。然而，它最厉害的地方在于，无论讲解多么深入的理论，都会立刻落脚到一个具体的机械结构或现象上。我记得在介绍曲柄摇杆机构时，书中不仅画出了瞬心法分析，还配上了该机构在某种自动化设备中的应用图示，这种“理论—实例”的无缝切换，极大地增强了我的理解深度和学习兴趣。它不是那种只适合应试的死记硬背材料，而是鼓励你去思考机械系统是如何协同工作的。读完它，你会发现自己看待日常机器的眼光都变得不一样了，总想拆开看看里面的传动结构是如何配合的。这才是优秀的基础教材应该具备的魅力。

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我本来以为《机械设计基础》这种名字听起来就有些老套的书，内容肯定也是陈旧的理论堆砌，但实际阅读体验完全出乎我的意料。这本书的编排思路非常注重“工程应用导向”。它没有沉溺于过多复杂的数学推导，而是将重点放在了如何运用这些理论去解决实际问题上。比如，在讲弹性与塑性变形时，作者巧妙地穿插了关于疲劳损伤和静力强度的对比分析，这使得抽象的材料力学知识立刻变得鲜活起来。我特别注意到，书中对“标准件”的使用规范和选择依据讲解得非常细致，这在很多理论教科书中是被一笔带过的。这种对实际工程细节的关注，让我觉得这本书的价值远超理论学习本身，它更像是一本“设计工程师的工具箱指南”。对于那些希望快速上手进行零件设计和装配的读者来说，这种实用性是非常宝贵的。

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这本《机械设计基础》的书籍简直是为我这种初入机械设计领域的新手量身打造的！我之前对机械原理总觉得有点抽象，书里的图例和讲解方式却非常直观，特别是对于那些基础的受力分析和常用机构的介绍，简直是化繁为简。我记得有一章专门讲齿轮传动，本来以为会很枯燥，结果作者用了好几个实际生活中的例子来辅助说明，让我一下子就明白了齿轮的啮合原理和强度计算是怎么回事。书中的习题设计也很有层次感，从最基本的概念巩固到复杂的综合设计问题，每一步都走得很扎实。我特别喜欢它在材料选择和制造工艺方面的介绍，虽然不是深入的专业书籍，但足够让我对机械零件的“生命周期”有一个全面的认识。读完这本书，我感觉自己对图纸上的那些符号和标注不再是雾里看花，心里踏实多了，像是拿到了一把开启机械世界大门的钥匙。对于任何想系统学习机械设计基础知识的人来说，这本书绝对是一个不可多得的敲门砖，它的讲解深度恰到好处，不会让人望而却步，但又足够支撑后续的专业学习。

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说实话，我是一个已经工作了几年，但感觉基础知识有些松动的工程师。重新翻阅这本《机械设计基础》，我最大的感受是它的“复习效率”极高。很多我以前模糊不清的概念，比如各种连接的失效形式、轴系的初步设计步骤，在这本书里被梳理得井井有条。作者在论述理论时，总是能迅速抓住问题的核心，然后用最精炼的语言表达出来，这对于我这种时间有限的职场人士来说，简直是福音。书里对一些经典设计案例的剖析也非常到位，它不是简单地告诉你“该这么做”，而是深入探讨了“为什么这么做”，背后的力学依据和工程经验都交代得清清楚楚。我尤其欣赏它在“可靠性设计”和“优化设计”方面所做的初步引入，虽然篇幅不长，但为我们这些实践工作者提供了更现代化的设计思维框架。总而言之，它不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的老前辈在旁边指导你查漏补缺，让你对自己的工程基础有一个更清晰、更可靠的认知。

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