Physics of Wetting

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出版者:De Gruyter
作者:Edward Yu. Bormashenko
出品人:
页数:229
译者:
出版时间:2017-10-11
价格:USD 80.99
装帧:Paperback
isbn号码:9783110444803
丛书系列:
图书标签:
  • 材料学
  • 表面物理
  • 润湿
  • 界面科学
  • 流体力学
  • 胶体
  • 薄膜
  • 材料科学
  • 微流体
  • 相变
  • 毛细现象
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具体描述

《流体力学基础:从宏观到微观的视角》 书籍简介 本书旨在为读者提供一个全面且深入的流体力学知识体系,内容涵盖了从宏观现象到微观机理的广阔领域。我们不探讨特定材料界面的润湿行为,而是聚焦于流体在不同约束条件下的运动规律、能量耗散机制以及与周围介质的相互作用。本书的结构经过精心设计,力求逻辑清晰、层次分明,适合作为高等院校物理学、化学工程、航空航天、土木工程等专业本科生及研究生的教材或参考书。 第一部分:流体静力学与基本概念 本部分奠定了流体力学研究的基石。我们首先引入流体的基本定义,区分牛顿流体与非牛顿流体,并阐述描述流体状态的本构关系。随后,详细讨论流体静力学,包括压力、压强、浮力以及平衡条件。我们将运用拉普拉斯方程来分析静止流体中的压力分布,并结合实际案例,如水坝设计中的侧向压力计算,来加深对理论的理解。对流体运动的描述,我们引入了物质导数(或随体导数)的概念,这是连接物质运动与场量变化的关键工具。 第二部分:流体运动学与守恒定律 运动学是理解流体如何运动的核心。本章首先引入描述流体运动的两种主要方法:欧拉描述(场观点)和拉格朗日描述(粒子观点)。我们将深入探讨速度场、涡度场和应变率的概念,并推导出描述流体变形的应变率张量。 随后,本书的重点转向描述流体宏观行为的三大守恒定律: 1. 质量守恒(连续性方程):从物质不灭的角度出发,推导在不同坐标系下的连续性方程,并分析定常流和不可压缩流的简化形式。 2. 动量守恒(纳维-斯托克斯方程):这是流体力学的核心方程。我们将详细推导在牛顿流体假设下的纳维-斯托克斯(Navier-Stokes, N-S)方程,讨论惯性力、压力梯度力和黏性力在动量平衡中的作用。我们也会探讨欧拉方程作为理想流体(无黏性)的特例。 3. 能量守恒:阐述了能量在流体中的传递与转换,包括对流、热传导和粘性耗散。我们将构建适用于可压缩流和不可压缩流的能量方程,并讨论绝热过程和等温过程下的解耦问题。 第三部分:经典解与简化模型 在复杂的N-S方程难以直接求解的情况下,掌握经典解析解和简化模型至关重要。本部分将引导读者求解一系列具有重要物理意义的典型问题: 伯努利方程:作为动量守恒的积分形式,阐述了流速、压力和高度之间的关系,并讨论其适用边界。 层流分析:重点研究泊肃叶流(管道内牛顿流体流)和库埃特流(两平行板间剪切流),这些模型揭示了牛顿流体粘性对速度剖面的决定性影响。 边界层理论的初步引入:虽然不深入讨论润湿界面,但我们将引入普朗特边界层的概念,探讨高雷诺数流动中速度梯度集中区域的特征,以及如何通过简化N-S方程(如忽略对流项或扩散项)来获得更易处理的近似解。 流函数与流线:介绍二维不可压缩流的分析工具——流函数,及其与速度场的对应关系,用于可视化流场结构。 第四部分:流动稳定性与湍流 从层流到湍流的转变是流体力学中最具挑战性的现象之一。本部分将探究流动的稳定性问题: 稳定性分析基础:引入瑞利判据和泰勒-库特流动的稳定性分析,探讨外部扰动如何导致流动从有序转变为无序。 湍流的统计描述:由于直接求解湍流的N-S方程在计算上不可行,我们转向统计方法。介绍雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程,理解雷诺应力的引入及其对平均流场的影响。 湍流模型概述:简要介绍零方程模型(如爱迪生数模型)和单方程模型(如$k-epsilon$模型或$k-omega$模型)的基本思想,这些模型用于封闭RANS方程,是工程应用中处理湍流现象的标准工具。 第五部分:无黏流与势流理论 本部分将视角转向理想化的无黏性流体,虽然物理上不完全存在,但在特定条件下(如边界层外侧),它可以提供有价值的简化模型。 势流的概念:定义速度势函数和流函数,并展示它们如何满足拉普拉斯方程。 达西-查普曼定理:应用于有旋流场,推导出伯努利方程的更广义形式。 二维势流的叠加原理:介绍基本势流元(如源、汇、偶极子、匀流)的叠加,用于构造复杂的流场,例如分析翼型周围的绕流,重点在于计算动压和升力的产生机制,而不涉及表面附着或接触角等界面物理现象。 全书贯穿了量纲分析和相似性原理,强调雷诺数、福禄德数和马赫数等无量纲参数在流体力学问题中的指导作用。本书的重点始终围绕流体的宏观运动规律、守恒律的数学表述以及经典工程问题的求解策略,与界面现象和表面张力无关。

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目录信息

读后感

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用户评价

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当我看到“Physics of Wetting”这个书名时,我脑海中立刻涌现出各种各样的画面:水滴如何在不同材质的表面上展现出不同的形态,从完美的球体到悄无声息的铺展;油污如何在衣物上留下难以洗刷的痕迹,以及我们又是如何利用化学和物理的方法来去除它们。这些日常生活中司空见惯的现象,背后都蕴藏着深刻的物理原理。我猜想,这本书一定是对“润湿”这一现象进行了一次全面而深入的物理学解读。我期待书中能够详细讲解表面张力、接触角、润湿能等核心概念,并通过精妙的实验和数学模型来阐释它们。我尤其感兴趣的是,书中是否会涉及到一些更前沿的课题,比如纳米尺度的润湿行为,或者是在极端环境下的润湿现象。这本书给我的感觉,就像是一本能够连接宏观世界与微观世界的桥梁,它将带领我从一个全新的视角去理解我们身边那些看似平凡的物理规律。我希望它能够让我对“润湿”这一现象有一个更深刻、更系统的认识,甚至能够启发我对相关领域的研究产生兴趣。

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当我看到“Physics of Wetting”这本书时,我立刻联想到那些在科学杂志上看到的,关于纳米材料表面处理,或者生物传感器设计的文章。我一直觉得,液体与固体之间的界面行为,虽然看似简单,却蕴藏着巨大的科学和技术潜力。这本书的名字直接点出了其主题,预示着它将深入到“润湿”这一现象的物理学本质。我期待书中能够详细阐述表面张力的起源,以及它如何影响接触角的形成;我也好奇书中是否会介绍一些先进的测量技术,比如原子力显微镜,是如何帮助科学家们研究微观尺度的润湿过程的。我尤其希望,书中能够探讨一些关于如何通过调控表面形貌或化学性质来改变润湿行为的研究。这本书给我的感觉,不仅仅是一本关于基础物理的著作,更是一扇通往前沿科学研究的大门,它将帮助我了解最新的科研动态,并激发我对这个领域的进一步思考和探索。

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当我看到这本“Physics of Wetting”的时候,我最先想到的是那些在科学纪录片里看到的,关于水滴在荷叶上滚动,或者墨水在纸上扩散的画面。这些日常生活中常见的现象,背后竟然蕴藏着如此深刻的物理原理,这让我觉得非常奇妙。这本书的名字本身就充满了力量感,似乎在宣告着它将带领我们揭开液体在固体表面行为的秘密。我并不是一个物理学专业背景的人,但我对科学知识的渴求一直很强烈。这本书给我的第一印象是,它可能并不那么容易消化,毕竟“Physics”这个词本身就带有一种严谨和挑战。但是,我更看重的是它所承诺的知识深度。我希望它能不仅仅是简单地罗列公式,而是能够通过生动的讲解,将那些抽象的物理概念具象化,让像我这样的非专业读者也能够有所领悟。我尤其好奇书中是否会涉及一些前沿的研究成果,比如纳米尺度的润湿现象,或者是在特定环境下的特殊润湿行为。如果这本书能够提供一些关于如何通过改变液体或表面的性质来控制润湿行为的思路,那对我来说就更加有价值了。我期待这本书能够成为我了解这个领域的一个坚实起点,让我能够开始构建起对润湿物理学的基本认知框架。

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这本书的题目“Physics of Wetting”就足够吸引我的注意。我一直以来都对液体如何在固体表面表现出不同的行为感到着迷,从水滴在荷叶上的奇妙滚动,到墨水在纸上的扩散痕迹,这些现象的背后,都隐藏着深奥的物理原理。我猜想,这本书必然会深入剖析表面张力、接触角、润湿能等关键概念,并且用严谨的数学和物理模型来解释这些微观层面的相互作用。我非常期待书中能够包含大量的实验数据和图解,以直观地展示那些复杂的物理过程。我尤其好奇,书中是否会探讨一些实际应用方面的案例,比如在材料科学、微电子制造、或者生物医学领域,润湿现象是如何被利用和控制的。这本书给我的感觉,不仅仅是一本纯粹的物理学著作,更像是一本能够连接理论与实践的百科全书,它将引导我去思考,如何利用物理学的知识来解决现实世界中的挑战。我希望通过阅读这本书,能够对“润湿”这一现象有一个更加全面、深刻的理解,并且激发我对相关领域更进一步的探索。

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这本书的封面设计着实引人入胜,那种湿润的、略带反光的质感,让人立刻联想到水滴在不同表面上的微妙形态。我一直对界面现象充满好奇,而“Physics of Wetting”这个书名,简直像为我量身定做。翻开第一页,扑面而来的是一种严谨而又充满探索精神的学术气息。作者似乎并没有打算用华丽的辞藻来包装复杂的概念,而是直接切入物理学的核心,用清晰的数学模型和精妙的实验设计来解读“润湿”这一现象。虽然我不是一个资深的物理学家,但文字中透露出的那种对微观世界的好奇心,以及通过物理定律去解释宏观现象的智慧,深深地吸引了我。我尤其对其中关于表面张力、接触角以及不同液体与固体相互作用的章节感到着迷。书本中的插图和图表,虽然简单,却直观地展现了各种复杂的物理过程,仿佛在我眼前上演了一场微观世界的芭蕾。我猜想,本书不仅仅是在阐述理论,更是在引导读者去思考,去从更深层次理解我们身边那些看似普通却充满奥秘的物理规律。这本书的篇幅看起来很可观,我感觉它像是一本需要沉下心来细细品读的宝藏,每一次翻阅都会有新的发现和感悟。我迫不及待地想深入其中,去探索液体如何在固体表面铺展开来,以及这一切背后的力量是如何运作的。

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这本书的出现,仿佛是我长期以来对那些“看不见”的微观世界产生的好奇心的一次集中回应。物理学,尤其是涉及到界面物理的部分,总能让我联想到那些精妙的力学平衡和能量转化。“Physics of Wetting”这个书名,虽然直接,却蕴含着无限的可能性。我脑海中立刻浮现出各种应用场景:从工业生产中的涂层技术,到生物医学中的细胞附着,再到日常生活中衣物防污防水的设计,润湿现象似乎无处不在。这本书是否能够触及这些实际应用背后的物理原理?我非常期待。我设想,书中一定会有大量的图示和实验数据,用来佐证那些复杂的物理模型。我喜欢那种通过严谨的科学方法去解释自然现象的风格,它能够让我更加清晰地认识到,那些我们习以为常的现象,其实都遵循着精确的物理定律。我希望这本书能够在我阅读的过程中,不断地激发我的思考,让我能够将书本上的知识与我所观察到的世界联系起来,从而获得更深刻的理解。这不仅仅是一本关于物理学的书,更可能是一本关于如何“看”世界的书。

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“Physics of Wetting”这个书名,就像一把钥匙,打开了我内心深处对流体与固体界面相互作用的好奇之门。我一直觉得,那些我们习以为常的现象,比如雨水如何在窗玻璃上形成水膜,或者油如何在不粘锅上保持球状,背后都隐藏着精妙的物理学原理。我猜想,这本书必然会带领读者深入探究表面张力、接触角、以及各种作用力如何共同决定液体在固体表面的行为。我希望书中能够用清晰的语言和严谨的数学公式,来解释这些复杂的物理现象,并且辅以大量的图示和实验数据,以便于理解。我尤其感兴趣的是,书中是否会讨论一些更具挑战性的课题,例如在复杂几何形状的表面上,润湿行为会有何不同?或者是在微重力环境下,液体与固体之间的相互作用又会呈现出怎样的特点?这本书给我的感觉,不仅仅是一本枯燥的物理学教科书,更像是一次充满探索和发现的智力冒险,它将帮助我从一个全新的维度去理解我们所处的世界。

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这本书的题目“Physics of Wetting”非常直接,也非常吸引我。我总觉得,那些关于液体与固体接触的现象,比如雨水滴在玻璃窗上,或者咖啡洒在桌子上,背后都隐藏着不为人知的物理规律。我一直对这些“看不见”的力学和能量交换非常感兴趣。我猜想,这本书会深入探讨表面张力、接触角、毛细现象等基础概念,并且用严谨的数学模型来解释它们。我希望能看到书中包含大量的图表和实例,能够帮助我理解那些抽象的物理原理。我尤其好奇,书中是否会涉及一些关于材料科学和化学的交叉内容,因为润湿现象往往与材料的表面性质息息相关。例如,疏水材料是如何实现的?超疏水表面又有什么样的物理基础?这些问题都让我充满期待。这本书给我的感觉,不仅仅是一本理论书籍,更可能是一本能够启发我们思考如何利用物理原理来解决实际问题的指南。我希望它能让我对这个看似普通却又充满奥秘的领域,有一个更全面、更深入的认识。

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这本书的题目“Physics of Wetting”让我感到一种莫名的吸引力。我一直对那些看不见的微观世界充满好奇,尤其是液体在不同物体表面上发生的那些奇妙变化。我猜想,这本书会深入探讨表面张力、接触角、以及各种表面能之间的微妙平衡,从而解释为什么有些液体会铺展,而有些则会聚集成珠。我特别希望书中能够包含一些经典的实验案例,比如杨-拉普拉斯方程的推导,或者是关于毛细现象的详细解释,这些都是理解润湿现象的基础。同时,我也期待书中能够触及一些更现代的研究方向,比如在微流控芯片中的润湿控制,或者是在极端温度和压力下的润湿行为。这本书给我的感觉,不仅仅是关于基础物理知识的罗列,更是一次对“润湿”这一自然现象的深度解码,它将带领我理解那些隐藏在日常现象背后的深刻科学原理。

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当我浏览到“Physics of Wetting”这本书时,我的第一反应是它的专业性。“Physics”这个词就足以说明它不是一本轻松的读物,但“Wetting”这个词又勾起了我内心深处对那些流体在表面上微妙互动的迷恋。我一直对那些肉眼看不见的微观世界充满了好奇,而液体与固体之间的界面,无疑是其中最迷人、也最复杂的领域之一。我猜想,这本书很可能涉及到一些非常基础但又至关重要的物理概念,比如表面能、分子间作用力,以及它们如何共同作用来决定一个液体能否在某个表面上铺展开来,或者聚集成水珠。我希望这本书能够用一种既严谨又易懂的方式来解释这些概念,或许会包含一些历史上的经典实验,或者是现代科学研究的最新进展。我特别想知道,书中是否会探讨一些非牛顿流体在不同表面上的润湿行为,或者是在极端条件下,比如高温高压,润湿现象会有怎样的变化。这本书给我的感觉,就像是一扇通往微观世界的大门,而我,迫不及待地想要推开它,去一探究竟。

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