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出版者:中国计量出版社

作者:昌友权

出品人:

页数:339

译者:

出版时间:2006-7

价格:37.00元

装帧:

isbn号码:9787502623487

丛书系列:

图书标签:

• 化工原理
• 化工
• 化学工程
• 传热
• 传质
• 化学反应工程
• 流体
• 分离工程
• 过程控制
• 工业化学

《流体力学基础与工程应用》 内容简介 本书深入浅出地探讨了流体力学领域的核心概念、基本原理及其在现代工程实践中的广泛应用。全书共分为六大部分，力求在理论深度与工程实用性之间取得完美平衡，旨在为航空航天、化工过程、能源转换、环境工程等领域的工程师和研究人员提供坚实的理论支撑和实用的分析工具。 第一部分：流体力学导论与流体静力学 本部分首先界定了流体运动学的基本概念，区分了拉格朗日和欧拉描述方法，并详细阐述了流场分析中的基本变量，如密度、压力、粘度和速度场。随后，重点深入研究了流体静力学，这对于理解储罐、管道和水利结构中的受力至关重要。我们详细分析了静止流体中的压力分布规律，包括帕斯卡原理、静水压强计算以及浮力与阿基米德原理的应用。此外，还引入了流体静力学平衡方程，并探讨了在固定或加速坐标系下固壁受流体作用力的计算方法，包括对平面和曲面施加的总静水压力和合力矩的精确求解。本章特别强调了测压仪器的原理及其在实际测量中的误差分析。 第二部分：流体运动学与控制体分析 本章致力于描述流体如何运动，而非驱动这些运动的力。我们从流线、迹线和时间线等概念入手，对流场进行几何描述。重点讨论了流动的基本分类，如定常/非定常流动、均匀/非均匀流动以及层流/湍流的特征。通过引入物质导数（或随体导数）的概念，我们完成了从微元体运动到宏观系统分析的过渡。 随后，本书的核心工具之一——控制体分析法（雷诺输运定理）被详细阐述。雷诺输运定理是连接系统（控制体）与场（流体）之间守恒量（质量、动量、能量）变化率的桥梁。我们通过对质量守恒方程（连续性方程）的推导和应用，展示了如何处理入口和出口流量、质量积聚率的关系，这对于设计泵、阀门和混合器至关重要。 第三部分：流体动力学——欧拉方程与伯努利原理 本部分进入流体力学中关于力的分析。首先，我们建立了牛顿第二定律在流体微元上的表达——欧拉运动方程，它描述了作用在流体上的力（压力梯度力、重力和其他体积力）如何导致流体的加速度。 在此基础上，我们推导了最著名、应用最广泛的简化形式——伯努利方程。本书详细探讨了伯努利方程的适用条件（无粘性、定常、沿流线）及其物理意义，例如动能与势能、压力能之间的转换关系。通过应用伯努利原理，我们解决了大量实际问题，如皮托管的测量、孔口射流速度的确定，以及文丘里效应在流量计量中的应用。此外，还讨论了实际流体中由于粘性引起的能量损失（摩擦损失）与局部损失，并引入了修正后的扩展伯努利方程，使其更贴近工程实际。 第四部分：粘性流体动力学与动量方程 本部分是区分理想流体与真实流体（粘性流体）的关键所在。我们从牛顿内摩擦定律开始，定义了牛顿流体的剪切应力，并推广到非牛顿流体的本构关系。 基于动量守恒定律，本书详细推导了适用于粘性流体的纳维-斯托克斯（Navier-Stokes, N-S）方程。虽然N-S方程的解析解在复杂情况下难以获得，但理解其物理内涵对于建立正确的物理模型至关重要。随后，我们重点分析了两种重要的完全解析解情况： 1. 平行平板间的粘性流动（Couette Flow）：用于理解剪切应力的线性分布。 2. 圆管内的泊肃叶流动（Poiseuille Flow）：精确预测了层流状态下管道中的压力降和速度剖面，并导出了流量与压力梯度的关系。 此外，本章还引入了边界层理论的初步概念，解释了为什么粘性效应主要集中在靠近固壁的薄层区域，以及摩擦阻力系数的计算方法。 第五部分：湍流流动与工程应用 湍流是自然界和工程中最常见的流动状态，其复杂性远超层流。本部分系统地介绍了湍流的统计特性，包括瞬时速度场的脉动、均方根值和湍流强度。 我们深入探讨了湍流的尺度和能量级串机制（科尔莫戈洛夫理论的简化介绍）。针对实际工程计算，重点讲解了平均化的纳维-斯托克斯方程，引入了雷诺应力的概念，并讨论了湍流模型，如零阶模型（雷诺平均N-S方程的简化）和更先进的单方程或双方程模型（如$k-epsilon$模型）的基本思想。 在工程应用方面，本书详细分析了管道中的摩擦损失，引入了著名的达西-魏斯巴赫公式，并通过穆迪图（Moody Chart），展示了摩擦因子如何依赖于雷诺数和相对粗糙度，这是设计长距离输送管道（如油气管道、给排水系统）的核心工具。此外，还涵盖了阀门、弯头等局部阻力的处理方法。 第六部分：流动可视化与相似律 本部分侧重于实验方法和理论推广。我们首先介绍了流场分析中常用的实验技术，如粒子图像测速（PIV）、激光多普勒测速（LDV）以及热线风速仪（HWA），强调了数据采集和处理的重要性。 随后，本书的核心内容之一是量纲分析与相似律。通过系统的因次分析，我们推导出了控制流体运动的无量纲参数，如雷诺数（Re）、弗劳德数（Fr）、韦伯数（We）和马赫数（Ma）。重点阐述了雷诺数在确定流动状态（层流或湍流）中的决定性作用。 最后，通过模型与原型之间的相似性条件，我们展示了如何利用缩尺模型（如风洞或水槽实验）来预测大型结构（如飞机机翼、桥梁结构或水坝）在全尺寸条件下的受力与流动特性，从而极大地降低了设计成本和风险。本书提供了丰富的案例研究，将理论知识与工业实践紧密结合，确保读者能够灵活运用所学知识解决复杂的工程难题。

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**评价七：** 这本书的引用和参考资料做得非常扎实，这给我留下了深刻的印象。在每一个章节的末尾，作者都会列出相关的学术论文、经典著作以及行业标准，并且还会对这些参考文献进行简要的介绍，说明它们在本书内容形成过程中的作用。这不仅展现了作者严谨的学术态度，也为我提供了进一步深入学习的宝贵资源。当我遇到一些特别感兴趣或难以理解的内容时，我就可以通过这些参考文献去查找更详细的资料，从而加深理解。而且，作者在文中还会适时地引用一些经典的研究成果，这让我能够了解到化工原理的演进历程，以及哪些是目前最前沿的研究方向。这本书不仅仅是一本教材，更是一个通往更广阔学术世界的入口。

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**评价二：** 我是一名即将步入大三的化工专业学生，这些年接触过不少教材和参考书，但“化工原理”这本书带给我的震撼是前所未有的。它不仅仅是一本简单的知识堆砌，更像是一本精心打磨的艺术品。从内容的深度和广度来看，它无疑是教科书级别的，几乎涵盖了化工原理的所有核心内容，从热力学、流体力学到物质传递、化学反应工程，每一个章节都深入浅出，逻辑严谨。但最让我印象深刻的是，作者在讲解复杂的概念时，总是能巧妙地运用类比和生活化的例子，让那些原本高高在上的理论变得触手可及。比如，在讲解质量守恒定律时，作者竟然举了做菜时食材的重量变化，这种联系极大地降低了学习门槛，也让我在脑海中形成了更深刻的理解。此外，书中的习题设计也十分巧妙，难度递增，既有巩固基础的计算题，也有挑战思维的分析题，做完这些习题，你会感觉自己对所学知识的掌握达到了一个新的层次。

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**评价八：** 不得不说，这本书的版式设计是其一大亮点。它采用了大开本，使得文字和图表都有了足够的空间，阅读起来非常舒适，不会有压迫感。纸张的厚度和颜色也恰到好处，既保证了页面的挺括度，又避免了反光对眼睛造成刺激。书中的插图和表格更是精心制作，线条清晰，信息完整，数据准确，并且风格统一，给人一种赏心悦目的感觉。我尤其喜欢书中那些比例图和示意图，它们能够非常直观地展示出化工设备的结构和工作原理，让我能够轻松地理解一些抽象的概念。例如，在讲解反应器类型时，书中就绘制了不同类型反应器的详细示意图，并标注了关键部件，这比单纯的文字描述要直观得多。

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**评价六：** 在我看来，这本书最大的价值在于它所传达的“思考方式”。作者不仅仅是在教我“是什么”，更是在教我“为什么”以及“如何思考”。他会引导我分析问题出现的根本原因，而不是简单地给出解决方案。在讲解每一个原理时，他都会深入剖析其背后的物理化学机制，让我明白这些原理是如何被发现、是如何被验证的。这种批判性思维的培养，对于我今后在实际工作中解决复杂问题至关重要。我记得书中有一个关于“最优操作条件选择”的章节，作者没有直接给出公式，而是通过一系列的分析和权衡，引导读者思考如何平衡经济效益、安全性和环保要求，这种思考过程本身就比直接得到答案更有价值。这本书让我学会了如何像一个真正的工程师那样去思考问题，去分析问题，去解决问题。

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**评价三：** 说实话，我一开始对这本书并没有抱太大的期望，毕竟“化工原理”这个主题听起来就有些枯燥和技术性。然而，当我真正翻开它的时候，我的想法被彻底颠覆了。作者的写作风格非常独特，他不像某些教科书那样死板地罗列公式和定义，而是用一种近乎对话的方式来引导读者思考。他会提出一些引人入胜的问题，然后一步步地揭示答案，这种方式让我感觉自己不是在被动地接受知识，而是在主动地探索和发现。我尤其喜欢他在讨论一些前沿性问题时所表现出的批判性思维，他不仅会介绍现有的理论，还会指出其局限性，并引导读者去思考未来的发展方向。这种开放式的讨论，极大地激发了我对化工学科的浓厚兴趣，让我看到了这个领域无限的可能性。书中的案例分析部分也做得非常出色，选取了许多具有代表性的工业实例，详细剖析了其中涉及的化工原理，让我明白了理论知识是如何在现实世界中发挥作用的。

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**评价一：** 这本书的装帧设计是我一直以来接触到的专业书籍中少有的精致，封面采用了深邃的蓝色，象征着化学的浩瀚与深邃，烫金的“化工原理”几个字在光线下熠熠生辉，传递出一种庄重与权威感。翻开书页，纸张的质感细腻而富有弹性，触感极佳，完全不同于那些粗糙、泛黄的印刷品，阅读起来是一种纯粹的享受。排版也十分用心，文字清晰，段落分明，公式和图表的插入恰到好处，没有丝毫拥挤或杂乱的感觉，使得阅读的流畅度大大提升。我尤其喜欢书中那些精美的插图，每一个流程图都绘制得非常细致，线条流畅，配色合理，能够直观地展示出复杂的化工过程，对于理解抽象的概念起到了至关重要的作用。有时候，即使是文字部分稍显晦涩，光是看着那些精美的图示，也能大概猜到其意图，不得不说，这是一种非常高级的“软性”教学方式。

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**评价九：** 这本书的语言逻辑性极强，每一个句子、每一个段落都紧密相连，形成了一个完整的知识链条。作者在论述问题时，总是循序渐进，层层递进，不会跳跃式的讲解。即使是那些看似复杂的概念，经过作者的条理化阐述，也变得清晰易懂。我尤其欣赏书中在讲解过程中所使用的逻辑连接词，它们能够准确地表达出因果关系、并列关系、转折关系等，这有助于读者更好地理解知识的内在联系。这本书让我体会到了严谨的逻辑思维在科学研究中的重要性，也帮助我提升了自身的逻辑思维能力。每一次阅读，都感觉自己对化工原理的理解更加深入了一层。

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**评价五：** “化工原理”这本书的编排结构极具匠心。它没有简单地按照学科分类来组织内容，而是将不同学科的知识点有机地融合在一起，形成了一个个完整的知识模块。例如，在讲解传热过程时，它会同时涉及热力学、流体力学甚至材料科学的知识，这种交叉融合的方式，让我能够从更宏观、更系统的角度来理解化工原理。我特别欣赏书中所设计的“循序渐进”的学习路径，从最基础的概念开始，逐步深入，每一章的知识都建立在前一章的基础上，使得学习过程更加顺畅，不容易出现断层。而且，作者还非常注重知识的内在联系，他会反复强调不同概念之间的相互影响和制约，这有助于读者建立起一个完整的知识体系，而不是零散的知识点。这本书就像一张精心绘制的知识地图，指引着我在化工原理的海洋中探索前行。

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**评价四：** 这本书的语言风格非常鲜明，可以说是一种“接地气”的学术表达。作者避免了大量晦涩难懂的专业术语堆砌，而是力求用最简洁、最清晰的语言来解释最复杂的概念。这对于我这样一个非化工专业背景，但又对化工原理有所好奇的读者来说，简直是福音。我常常在阅读一些其他领域的科普读物时，因为专业术语过多而感到困惑，但在这本书里，我几乎没有遇到这样的问题。即使是一些相对生僻的概念，作者也会用通俗易懂的语言进行解释，或者通过形象的比喻来帮助理解。而且，作者在行文中还穿插了一些历史故事和科学家的趣闻轶事，这让原本严肃的科学讨论变得生动有趣，也让我对化工学科的发展历程有了更深的了解。阅读这本书的过程，就像是和一个经验丰富的老师在轻松地聊天，既学到了知识，又感受到了乐趣。

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**评价十：** “化工原理”这本书最大的优点之一在于其极强的实践指导意义。作者并没有仅仅停留在理论层面，而是将大量的工业生产实例融入到讲解中，让我看到了书本知识是如何在实际生产中发挥作用的。书中对各种化工单元操作的介绍，都不仅仅是描述其原理，更会分析其在工业设备中的具体应用，以及在实际操作中需要注意的关键点。我特别喜欢书中关于“放大效应”和“过程优化”的讨论，这些内容直接指向了工业生产的痛点，也让我对未来可能从事的化工工作有了更清晰的认识。这本书让我感觉，我学到的不仅仅是知识，更是解决实际问题的能力。它让我明白，化工原理并非是冰冷的公式和图表，而是驱动现代工业发展的重要力量。

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