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出版者:北京理工大学出版社

作者:任红英

出品人:

页数:405

译者:

出版时间:2007-8

价格:39.00元

装帧:

isbn号码:9787564012731

丛书系列:

图书标签:

• 机械设计
• 机械工程
• 工程技术
• 机械原理
• 设计基础
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• 工业设计
• 制造工艺

《流体力学基础与应用》 内容简介 本书是一本面向工程技术人员和高年级理工科学生的专业教材，旨在系统、深入地介绍流体力学的基本原理、分析方法及其在实际工程中的广泛应用。全书内容涵盖了从流体力学的基本概念、流体静力学到复杂的流动现象和现代计算流体力学（CFD）的入门知识，力求在理论深度和工程实用性之间取得精妙的平衡。 第一部分：流体力学基础 本书的开篇部分，首先确立了流体力学作为一门学科的地位和研究范畴。我们从流体的基本性质入手，详细阐述了物质在宏观尺度上表现出的流体特性，如密度、比重、粘度（牛顿流体与非牛顿流体）、表面张力以及流体的压缩性和可压缩性。这是理解后续所有流动现象的基石。 随后，我们深入探讨了流体静力学。这部分内容详述了静止流体中的压力分布规律，包括帕斯卡定律、静水总压和动水总压的概念，并详细推导了侧壁和底板上的总作用力计算方法。重点分析了浮力、浮心以及流体中浸没曲面上的压力分布，并通过大量的工程实例，如水坝设计、船体稳性分析，展示了静力学原理的实际价值。 第二部分：流动的基本方程与分析 本部分是全书的核心，聚焦于描述流体运动的数学模型。我们从最基本的控制体积和控制粒子概念出发，详细推导了流体力学的两大基本方程：连续性方程（质量守恒）和动量方程（牛顿第二定律在流体中的体现，即欧拉方程和纳维-斯托克斯方程的推导）。 随后，我们引入了能量方程，并结合热力学定律，构建了描述流体运动、能量传递和转换的完整方程组。在讨论这些偏微分方程时，我们特别强调了无粘流动的简化模型——伯努利方程。伯努利方程的推导过程及其在简化系统中的应用，如文丘里管、皮托管的原理，被给予了充分的篇幅和图解说明。 为了处理实际流动中不可避免的摩擦和能量损失，我们引入了粘性流动的概念。详细分析了流线、迹线和尘线，并着重讲解了层流和湍流的判据——雷诺数。通过对边界层理论的初步介绍，解释了摩擦阻力产生的机理，并给出了管道内定常完全发展流动的精确解，如哈根-泊肃叶（Hagen-Poiseuille）定律。 第三部分：相似律与量纲分析 在工程实践中，往往无法直接对所有规模的系统进行实验。本部分介绍了量纲分析和相似理论，这是实验流体力学和工程缩尺设计中至关重要的工具。我们系统地介绍了π定理，通过无量纲化将复杂的物理问题简化，识别出关键的无量纲参数（如雷诺数、弗洛德数、欧拉数等），从而指导实验设计，并将实验室小尺寸模型的试验结果可靠地外推到全尺寸工程结构上。 第四部分：工程应用与特殊流动 本章将理论知识应用于具体的工程场景，拓宽读者的应用视野。 1. 管道流动与管网分析： 详细分析了管道中沿程水头损失和局部水头损失的计算，引入了摩擦系数图（如Moody图）的应用。同时，对复杂管网的流量分配和压力计算方法进行了系统介绍。 2. 外部流动与阻力分析： 探讨了流体绕过物体（如机翼、车辆、建筑结构）时产生的升力和阻力。深入分析了流线分离、尾流的形成，并讨论了如何通过优化外形以减小阻力或提高升力。 3. 可压缩流动基础： 鉴于现代高速飞行器和喷气推进系统的发展，本书对等熵流动、激波理论进行了基础性的介绍，包括马赫数、声速的概念以及喉道流量的限制。 4. 明渠与非牛顿流体： 针对水利工程中的明渠均匀流，介绍了弗洛德数和临界深度的概念。此外，对粘度随剪切速率变化的非牛顿流体（如泥浆、高分子溶液）的基本流变特性进行了简要概述。 第五部分：计算流体力学（CFD）导论 鉴于数值模拟在现代工程设计中的核心地位，本书在最后设置了计算流体力学的导论章节。我们简要介绍了离散化方法的思想（有限差分法、有限体积法），讨论了如何将纳维-斯托克斯方程转化为易于计算机求解的代数方程组。这部分内容旨在为读者进入更高级的CFD课程或利用商业软件进行模拟打下必要的理论基础，帮助读者理解CFD结果的物理意义和潜在的数值误差来源。 本书特点： 理论与实践紧密结合： 每一章均配有详尽的工程实例和详细的解题步骤，使抽象的数学模型与实际工程问题建立直接联系。 严谨的推导过程： 所有核心方程均从基本物理定律出发进行清晰、逻辑严密的推导。 丰富的习题设置： 书末提供了难度分级的课后习题，包括理论证明、计算应用和工程设计初步思考题，以巩固学习效果。 清晰的图表支持： 配有大量示意图、物理模型图和实验数据图表，辅助理解复杂的流动现象。 《流体力学基础与应用》致力于成为一本结构完整、内容详实、能够引导读者掌握流体力学核心分析工具的权威参考书。

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我是一个偏爱动手实践的工程师，对于理论书籍的容忍度很低，如果不能立刻指导我的工作，那它对我来说价值就不大。然而，《机械设计教程》成功地让我把书本知识和车间实践紧密地结合了起来。这本书的插图和图表质量高得惊人，那些爆炸视图和剖面图，简直就像是直接把零部件拆开放在你面前一样直观。我最近负责设计一个自动化流水线上的夹具，遇到一个棘手的间隙配合问题，翻阅这本书中的“公差与配合”章节后，书中详细讨论了不同环境温度下材料的热膨胀系数对精密装配的影响，这个点我之前在设计中常常忽略，导致初样测试时出现了轻微卡滞现象。书中提供的ISO标准和公差带图表，帮我迅速确定了最佳的配合方案。这本书的价值不在于它教了多少理论，而在于它告诉我们如何将理论“落地”，如何将那些抽象的“理想模型”转化为能在现实世界中稳定运行的、具有良好可靠性的机械产品。

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这本书的阅读体验简直是一种享受，这对于一本技术专著来说，是极其难得的。我发现作者在排版和用词上都非常考究，没有那种冷冰冰的官腔，读起来非常亲切，像是一位经验丰富的老专家在耳边谆谆教诲。比如在讲解滑动轴承润滑时，书中不仅提到了粘度等级，还非常细致地讨论了不同流体动力润滑膜的形成过程，并配有动画演示的截屏（虽然是静态书本，但文字描述极具动态感），让我对润滑这个看似简单的环节有了全新的认识，深刻理解了“油膜厚度”对设备寿命的关键作用。我以前总觉得机械设计就是画图和算力，但这本书拓宽了我的视野，让我认识到热力学、流体力学和材料科学在机械设计中是多么不可分割的一个整体。它教会了我用更全面的视角去审视一个设计，而不仅仅是局限于力学计算本身。

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说实话，我对这类专业书籍通常持保留态度，总觉得它们要么过于学术化，让人望而生畏，要么就是过于简化，缺乏深度。但《机械设计教程》完全超出了我的预期。它的结构安排非常巧妙，从宏观的机械系统概述，逐步深入到关键部件的设计与计算，逻辑链条一环扣一扣，读起来非常顺畅，完全没有那种“断层感”。我尤其欣赏作者在讲解动态特性和振动分析部分所下的功夫。这部分内容在很多同类书籍中常常是一笔带过，但在这里，作者用了大量的篇幅，配合详尽的数学推导和实际的工程案例，让原本头疼的拉氏变换和特征值问题变得可以理解和掌握。我感觉自己不再是单纯地记忆公式，而是真正理解了背后的物理意义。对于正在准备高级工程师考试的朋友来说，这本书提供的参考价值是无价的，它不仅覆盖了考试大纲的内容，更重要的是提升了读者的分析和解决复杂工程问题的能力。这是一部真正为实践者和进阶学习者量身打造的力作，绝非泛泛之谈。

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坦白讲，我很少给技术书籍写长篇的推荐，通常都是一笔带过。但《机械设计教程》的深度和广度实在让我印象深刻。它最棒的一点在于，它不是孤立地讲解单个机械原理，而是将这些原理编织成一个完整的、系统的知识网络。例如，在介绍完弹性力学基础后，它立刻无缝衔接到弹簧的设计与选型，再延伸到减震系统的应用，整个知识体系的过渡自然流畅，避免了知识点之间的碎片化。我特别喜欢它在“可靠性工程”方面的章节，这在很多基础教程里是缺失的。作者用大量的篇幅讲解了FMEA（失效模式与影响分析）在设计初期的应用，这对我目前正在进行的产品生命周期管理工作提供了非常实用的指导。这本书不仅是一本设计手册，更像是一部结合了最新工业标准的“方法论”著作，它指导我如何进行系统化的设计思考，而非简单的应试性计算。绝对是机械设计领域近年来难得一见的佳作。

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天呐，这本书简直是工程技术爱好者的福音！我最近沉迷于研究各种机械原理，从最基础的杠杆、轮轴到复杂的齿轮传动和连杆机构，都想一探究竟。读完这本书，我感觉自己的知识体系一下子被搭建起来了。它不像那些枯燥的教科书，满篇都是冰冷的公式和抽象的理论。作者的讲解方式非常生动，每一个概念的引入都有实际的例子作为支撑，比如讲解摩擦力时，会细致地分析刹车系统的设计，让我立刻能理解这些理论在现实世界中的应用。更让我惊喜的是，书中对材料选择和制造工艺的介绍也相当到位，这对于我们这些想自己动手制作模型或者进行小型机械设计的人来说，简直是宝藏。我特别喜欢它对失效分析的探讨，教会了我如何预见并避免设计中的常见错误。这本书不仅教会了我“是什么”，更重要的是教会了我“为什么”和“怎么做”。那些复杂的受力分析图和结构示意图，绘制得清晰明了，即便是初学者也能很快上手。这本书绝对是我书架上最常被翻阅的那一本，它极大地激发了我对机械工程的热情。

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