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出版者:

作者:黄孟生

出品人:

页数:277

译者:

出版时间:2007-2

价格:27.00元

装帧:

isbn号码:9787508350684

丛书系列:

图书标签:

• 材料力学
• 工程力学
• 固体力学
• 结构力学
• 力学
• 教材
• 理工科
• 大学教材
• 工程教育
• 应力分析

《流体力学基础与应用》 内容简介： 本书系统性地阐述了流体力学的基本原理、分析方法以及在工程实践中的广泛应用。全书共分为十章，由浅入深，结构清晰，既适合作为高等院校相关专业（如机械工程、航空航天工程、土木工程、能源与动力工程等）的教材，也可供从事流体力学研究和应用领域的工程师、研究人员及研究生参考。 第一章 流体的基本概念与性质 本章首先定义了流体及其与固体的主要区别，引入了连续介质假设，并详细介绍了流体的重要物理性质，包括密度、比重、比体积、分子量、粘性（牛顿粘性流体与非牛顿粘性流体）、表面张力、压缩性、热力学性质（温度、压力、能量）等。通过对这些基本概念和性质的理解，为后续章节的学习奠定坚实的基础。本章还探讨了流体性质的测量方法和单位系统。 第二章 流体静力学 流体静力学是研究静止流体压强分布规律及其应用的学科。本章首先推导了流体静压强的基本微分方程，并分析了静止流体中压强的特点，如压强随深度的增加而线性增大，以及同一水平面上的压强相等。在此基础上，详细讲解了不同形状容器中流体静压强的计算方法，重点阐述了帕斯卡原理、阿基米德原理（浮力）及其在浮体稳定、船体设计、水闸设计等方面的应用。此外，还介绍了测压仪器的基本原理和应用，如U形管压差计、斜管压差计等。 第三章 流体动力学基本方程 本章引入了描述流体运动的基本方程。首先，基于质量守恒定律，推导了流体的一维、二维和三维连续性方程，它们是描述流体运动过程中质量守恒的数学表达。接着，在牛顿第二定律的基础上，详细推导了适用于粘性流体的纳维-斯托克斯（Navier-Stokes）方程，这是描述粘性流体运动最基本、最全面的方程。为了简化分析，还推导了适用于理想流体的欧拉（Euler）方程。最后，简要介绍了动量方程和能量方程（伯努利方程）的推导及其意义，为后续分析奠定基础。 第四章 理想流体动力学 在理想流体（忽略粘性和压缩性）的假设下，本章重点研究流体运动的简化情况。详细讲解了伯努利方程及其适用条件，并展示了伯努利方程在孔口出流、文丘里流量计、喷雾器、飞机机翼升力等方面的多种经典应用。此外，本章还讨论了流函数和速度势函数在二维不可压缩流中的应用，以及环量和涡量等概念。 第五章 粘性流体动力学 本章聚焦于实际工程中更常见的粘性流体。详细阐述了粘性流体的流动特性，包括层流和湍流的区别与转换。引入了雷诺数（Reynolds number）作为判断流态的重要无量纲参数。深入分析了管道中粘性流体的流动，包括层流和湍流的速度分布、压强损失的计算（达西-魏斯巴赫公式），以及局部阻力损失的概念。本章还探讨了边界层理论的初步概念，包括边界层的形成、发展和分离等。 第六章 量纲分析与相似性 量纲分析与相似性是解决复杂流体流动问题的重要工具。本章介绍了量纲分析的基本概念和方法，如 Buckingham π定理，并讲解了如何利用量纲分析来确定影响流体问题的关键无量纲参数。在此基础上，详细阐述了流体动力学相似准则，包括几何相似、运动相似和动力相似。通过相似性原理，可以在模型试验中获得足够的信息，并将其放大应用于实际工程中，从而节省成本并提高效率。 第七章 流动阻力与升力 本章系统地研究流体作用在物体上的阻力与升力。详细分析了物体在流体中运动时产生的阻力，包括压差阻力（形状阻力）和摩擦阻力（粘性阻力），并探讨了形状、速度、流体性质等因素对阻力的影响。在此基础上，重点讲解了薄翼型和厚翼型的升力产生机理，以及攻角、翼型形状、雷诺数等因素对升力的影响。本章还讨论了不同类型物体（如平板、圆柱体、球体、翼型）的阻力系数和升力系数的实验数据与估算方法。 第八章 流体的可压缩流动 本章研究当流体速度接近或超过声速时的流动现象，即可压缩流动。首先介绍了可压缩流动的基本概念，如马赫数（Mach number）和绝热过程。推导了亚音速、超音速和跨音速流动下的基本方程，特别是等熵流动方程。详细讲解了可压缩流动的关键现象，如激波（shock wave）的形成与传播，以及膨涌（expansion wave）。本章还介绍了可压缩流动的实验方法和在航空航天、高速气动等领域的重要应用。 第九章 多相流体流动 本章开始探讨实际工程中普遍存在的两相或多相流体流动。首先，对多相流的定义、分类（如气液、液液、气固、液固等）进行了介绍。然后，分析了多相流的流动模型，如均匀流模型、弹道模型、漂移流模型等。重点讲解了多相流动的基本问题，如相间传质、传热以及相间相互作用力。本章还介绍了多相流动的数值模拟方法和在化工、石油、环保等领域的具体应用实例，如气泡塔、填料塔、旋风分离器等。 第十章 流体测量技术与仪器 本章系统介绍流体力学中常用的测量技术和仪器。包括流体速度的测量（如皮托管、热线风速计、激光多普勒测速仪等）、压强的测量（如各类压差计、压力传感器）、流量的测量（如容积式流量计、节流装置、涡轮流量计、超声波流量计等）以及流体性质的测量（如粘度计、密度计等）。本章详细阐述了各种测量仪器的基本原理、结构特点、适用范围、准确度以及误差分析，为工程实践中的数据采集和分析提供必要的指导。 本书力求理论联系实际，每一章节的讲解都辅以大量的工程算例，帮助读者理解抽象的理论在实际问题中的应用。同时，鼓励读者通过思考和实践，进一步探索流体力学的奥秘。

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从一个备考研究生的角度来看，这本书的知识点覆盖面非常全面，但侧重点非常清晰。它在基础理论的阐述上做了大量减法，避免了过于冗余的数学推导，而是将重点放在了如何建立正确的物理模型上。例如，在处理薄壁结构（如圆筒和球壳）的内压受力分析时，作者没有纠缠于复杂的微分方程，而是直接给出了基于膜应力理论的简化解，并清晰地指出了这些简化的适用前提和误差范围。这种实用主义的教学方法，极大地提高了复习效率。此外，书中对各种失效模式（脆性断裂、韧性变形、屈曲）的分类和对比分析，逻辑性极强，这对于准备专业课笔试时的快速回顾和区分概念非常有帮助。它更像是一本“高效率工具书”，而不是传统的百科全书。

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我必须说，这本书的排版和图示设计简直是一场视觉盛宴，在众多枯燥的力学教材中脱颖而出。它采用了大量的彩色三维剖面图来解释复杂的应力集中和断裂机制，这对于空间想象能力较弱的读者来说，简直是救星。比如讲解梁的弯曲应力分布时，它没有仅仅停留在二维的截面图上，而是通过动态的渲染图展示了纤维的拉伸与压缩过程，让我立刻明白了中性轴的概念。更让我印象深刻的是，作者在每一章节的末尾都附带了一系列富有挑战性的思考题，这些题目往往需要综合运用前几章的知识点，而不是简单的公式代入。完成这些思考题的过程，就像是在进行一场思维马拉松，极大地锻炼了我的分析和解决问题的能力。这本书的深度和广度都拿捏得恰到好处，既满足了初学者的基本需求，也为进阶学习者提供了广阔的探索空间。

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这本书的语言风格极其个人化，读起来让人感觉作者是真心热爱这门学科，并且非常希望读者也能领略到其中的美感。它在描述材料内部微观结构如何影响宏观力学性能时，运用了许多拟人化的比喻，比如描述晶界在载荷下的“集体协作”与“个体抵抗”。这种富有文学色彩的描述，极大地减轻了学习重型机械原理的枯燥感。我特别喜欢书中穿插的一些历史小故事，讲述了早期工程师们是如何一步步摸索出这些力学规律的，这让冰冷的公式背后有了人性的光辉。虽然它在一些前沿领域（如复合材料的先进分析方法）的介绍略显保守，但就作为一本奠定坚实基础的经典教材而言，它的价值无可替代。它教给我的不仅仅是计算方法，更是一种严谨的、尊重物理规律的工程思维。

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这本书的理论深度绝对不是盖的，它对材料本构关系和非线性问题的探讨，远远超出了我预期的本科教材水准。我尤其欣赏它在处理疲劳和蠕变等时间依赖性问题时的严谨态度。作者详尽地介绍了S-N曲线的绘制原理，以及如何利用Miner法则进行累积损伤评估，这些都是实际工程中评估结构寿命的关键。书中引用的案例分析，往往选取自真实世界的重大工程事故或设计难点，这种“以史为鉴”的方式，让学习过程充满了紧迫感和现实意义。虽然某些章节涉及的张量分析和本构方程推导部分相对晦涩，需要反复研读，但一旦攻克下来，那种豁然开朗的感觉是无可替代的。这本书不适合那些只想应付考试的读者，它更像是为那些真正渴望掌握结构力学精髓的“学徒”准备的。

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这本书简直是工程学入门的敲门砖，我之前对结构受力分析一窍不通，感觉那些复杂的公式和图表都是天书。但是这本书的叙述方式非常平易近人，它不是那种堆砌理论的教科书，更像是一位经验丰富的老教授在你身边，耐心地为你剖析每一个受力点的内在逻辑。特别是关于应力和应变的几何关系那一章，作者用了很多非常直观的例子，比如拉伸、剪切和扭转，把抽象的概念具象化了。我记得书中详细解释了胡克定律在线性弹性范围内的应用，甚至还深入探讨了材料在不同温度和载荷下的宏观表现。阅读过程中，我发现它对工程实践的指导意义非常强，不仅仅是让你会计算，更重要的是让你理解“为什么”要这么计算，这对于未来从事结构设计工作的人来说，简直是无价之宝。它成功地架起了理论知识与实际工程问题之间的桥梁，让我对结构安全有了更深刻的敬畏感和理解。

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