Computational Fluid Dynamics for Engineers pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Cebeci, Tuncer/ Shao, Jian Ping/ Kafyeke, Fassi/ Laurendeau, Eric

出品人:

页数:396

译者:

出版时间:

价格:1300.00元

装帧:HRD

isbn号码:9783540244516

丛书系列:

图书标签:

• 计算
• 流体力学
• 计算流体动力学
• 流体动力学
• 工程
• 数值分析
• CFD
• 传热
• 流体力学
• 模拟
• 工程应用
• 计算方法

《流体力学：从理论到应用》 内容简介 本书旨在为致力于掌握现代流体力学核心概念、分析方法和工程应用的读者提供一份全面而深入的指南。我们深知，流体力学是连接基础物理学与众多工程学科（如航空航天、土木水利、机械制造乃至生物医学工程）的关键桥梁。因此，本书不仅着重于理论的严谨性，更强调其在实际工程问题中的转化和应用能力。 全书结构设计遵循“由浅入深，理论与实践并重”的原则，共分为十五章，涵盖了流体力学从基础理论到高级模型构建的全过程。 第一部分：基础与守恒定律 本书伊始，我们首先回顾了流体力学的基本概念和历史沿革。我们详细探讨了流体的本构特性，包括牛顿流体和非牛顿流体，以及描述流体运动所需的基本物理量，如粘度、密度和表面张力。 随后，我们深入研究了流体力学的基石——守恒定律。第2章详细阐述了物质守恒（连续性方程）的物理意义及其在不同坐标系下的表达形式。第3章则聚焦于动量守恒，即著名的纳维-斯托克斯（Navier-Stokes, N-S）方程。本书对于N-S方程的推导过程进行了细致的剖析，并着重讨论了其在不同流动状态（如不可压、等熵、稳态）下的简化形式。我们特别强调了压力梯度和粘性力在动量传递中的核心作用。 第4章专门讨论了能量守恒定律在流体系统中的应用，包括热力学第一定律的流体形式，并引入了粘性耗散、热传导和对流换热等重要概念，为后续涉及热流耦合问题的分析奠定基础。 第二部分：经典解析解与简化模型 在建立了守恒定律的基础上，本书进入了对特定流动问题的精确求解阶段。 第5章致力于分析经典的层流问题。我们详细考察了泊肃叶流（Poiseuille Flow）和库埃特流（Couette Flow），这些案例是理解粘性效应和边界层形成的绝佳范例。通过解析求解，读者可以直观地感受到粘性应力如何影响速度剖面。 第6章转向了无粘流理论，即欧拉方程的应用。我们通过伯努利方程的推导和应用，解释了流速与压力的关系，并将其应用于简单的翼型和管道流动分析中，展示了理想化模型在特定场景下的实用价值。 第7章是全书的关键转折点，全面介绍了边界层理论。我们探讨了雷诺数（Reynolds Number）的物理意义及其在流动分离中的关键作用。通过普朗特（Prandtl）的边界层假设，我们推导了边界层方程，并通过薄板平板上的斯托克斯流动案例，演示了如何利用积分法（如卡门方程）获取近似解。 第三部分：流动的复杂性与湍流现象 实际工程中的流动往往是高雷诺数的湍流。第8章系统性地介绍了湍流的统计特性，包括湍流脉动、平均流方程（雷诺平均N-S方程）的建立，以及湍流应力（Reynolds Stress）的概念。 第9章深入探讨了湍流模型的构建。我们详细对比了零阶模型（如混合长度模型）、一阶模型（如$k-epsilon$模型和$k-omega$模型）的物理基础、适用范围及局限性。对于$k-epsilon$模型，本书不仅介绍了其标准形式，还讨论了壁面处理方式（如壁面函数法）的工程选择。 第10章关注了流动不稳定性和转捩过程。我们从线性稳定性理论的角度分析了流场失稳的机制，并讨论了从层流到湍流的复杂过渡现象，这对于预测管道、机翼表面的流动状态至关重要。 第四部分：流动的特殊效应与应用拓展 在掌握了基础和湍流理论后，本书进一步拓展到流体力学中的几个关键分支。 第11章聚焦于可压缩流动的基本原理。我们介绍了马赫数（Mach Number）的重要性，分析了声速、等熵流、以及通过拉瓦尔喷管的加速过程。我们详细推导了正激波和斜激波的 संबंध，并探讨了激波如何影响流场，特别是在超音速飞行器设计中的应用。 第12章专门讨论了多相流动的基本概念。我们区分了气-固、气-液、液-液等多相流的分类，并介绍了欧拉-欧拉（Euler-Euler）和欧拉-拉格朗日（Euler-Lagrange）等相间作用模型的基本框架，这对于涉及雾化、燃烧和气力输送的工程至关重要。 第13章深入探讨了多孔介质中的流动问题。通过达西定律（Darcy's Law）的建立，我们解释了地下水流动、过滤和渗流过程中的体积平均概念。我们还探讨了高孔隙率和低雷诺数条件下的修正模型。 第14章转向了更具挑战性的非牛顿流体。我们分类讨论了剪切稀化、剪切增稠流体，并分析了粘塑性流体（如宾汉体）的屈服应力现象。这些知识在食品加工、聚合物科学和钻井工程中具有直接的应用价值。 第五部分：数值方法与工程实现 最后，第15章介绍了求解复杂流体力学问题的关键工具——计算流体力学（CFD）的基本思想。本章不侧重于具体软件的操作，而是强调数值方法的物理基础。我们概述了有限差分法（FDM）、有限体积法（FVM）和有限元法（FEM）在处理N-S方程时的核心差异。重点讨论了对流项的离散化（迎风格式、中心差分）和压力-速度耦合算法（如SIMPLE系列算法）的迭代过程。我们强调了网格生成的重要性以及数值解的收敛性、稳定性和离散误差的评估。 全书穿插了大量源自实际工程背景的案例分析和习题，旨在确保读者不仅理解“是什么”，更能掌握“如何做”。本书适合作为大学高年级本科生或研究生在流体力学、工程热物理、航空航天工程、机械工程等专业中的核心教材或参考书。

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其实不如中文的很多同类的书，感觉有点太简单了

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