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《职业技术教育电类系列教材·安徽省高等教育规划教材·电机与电气控制》将“电机学”和“机床电气控制”两门课程有机结合在一起，全书共分7章，主要内容有变压器、直流电机原理、三相异步电动机、常用控制电机、常用低压电器、机床电气控制线路等。
《现代流体动力学基础与应用》 内容简介 本书旨在为读者提供对现代流体动力学原理、理论模型及其在工程、自然科学等多个领域中实际应用的全面而深入的理解。本书的编写遵循从基础理论到复杂现象的逻辑递进结构，力求在严谨的数学描述与清晰的物理图像之间取得最佳平衡。全书内容深度适中，既能满足初学者建立坚实理论基础的需求，也为有一定基础的研究人员和工程师提供了深入研究和解决实际问题的工具。 第一部分：流体力学基本概念与控制方程 本部分聚焦于流体力学的基石。首先，我们将详细阐述流体（液体、气体及等离子体）的宏观与微观特性，包括密度、粘度、表面张力、压缩性等关键参数的物理意义及其测量方法。我们深入探讨流体的分类，如牛顿流体与非牛顿流体，层流与湍流的本质区别。 随后，本书的核心内容——流体运动的守恒定律被系统地引入。这包括： 1. 质量守恒（连续性方程）：从欧拉观点和拉格朗日观点推导出不同坐标系下的连续性方程形式，并讨论其在不可压缩流和可压缩流中的具体应用。 2. 动量守恒（纳维-斯托克斯方程，N-S方程）：这是流体力学中最核心的方程组。我们将详细推导牛顿流体的N-S方程，讨论其矢量形式、张量形式，并分析其中粘性项、压力梯度项和惯性项的物理贡献。同时，会介绍在特定假设下（如欧拉方程、简化边界层方程）方程的简化过程。 3. 能量守恒：针对流体系统的热力学过程，推导适用于不同工况（如等熵、绝热、定常流动）的能量方程，讨论粘性耗散和热传导在能量平衡中的作用。 本部分还包含流场描述的多种数学工具，例如流线、迹线、流束的概念，以及涡度和应力张量的定义，为后续分析打下坚实的数学基础。 第二部分：经典流动分析与理论模型 在掌握了控制方程之后，本部分将侧重于应用这些方程求解一系列经典且具有代表性的流动问题。 1. 静力学：复习流体在静止状态下的平衡条件，详细推导不同参考系（加速或旋转）下的压力分布规律，并应用于浮力、潜水器设计等领域。 2. 无粘流动：在忽略粘性影响时，N-S方程简化为欧拉方程。我们将讨论伯努利方程的严格推导及其应用范围，并深入介绍势流理论。利用复变函数理论，系统分析二维不可压缩势流的叠加原理、共形映射法，并求解翼型绕流、管道扩张等基本问题。 3. 粘性流动基础：重点研究粘性对流场结构的影响。我们将详细分析边界层理论，这是理解实际工程流动问题的关键。边界层内部和外部流场的耦合机制，普朗特边界层方程的推导，以及使用积分法（如卡门动量积分方程）和微分法（如近似解法）求解平板上的摩擦阻力。 4. 管道流动：这是工程应用最广泛的领域之一。我们分析圆管内层流的精确解（泊肃叶流动），湍流流动的特性，并引入雷诺数、摩擦系数与相对粗糙度的关系，详细讲解达西-韦斯巴赫公式及其在管网分析中的应用。 第三部分：可压缩流动与冲击波现象 本部分转向涉及显著密度和速度变化的流动，即高马赫数流动。 1. 基本概念与等熵流动：定义马赫数、声速、局部和总温/总压。详细推导一维等熵流动的基本关系式，包括流管面积、马赫数和压力、速度之间的变化规律。 2. 等熵流管与缩放效应：讨论管道中喉道效应（如最大流速限制），并介绍在喷管设计中至关重要的拉伐尔喷管的特性分析。 3. 正激波与斜激波：这是可压缩流动的核心非线性现象。我们严格推导正激波的Hugoniot关系式（普朗特-迈耶关系），分析激波前后参数的突变，以及能量耗散机制。随后，运用动量方程和能量方程分析斜激波的几何特性和强度，这对于超音速翼型设计至关重要。 4. 膨胀波：介绍普朗特-迈耶膨胀过程，用于分析超音速气流经过凸角或凹角时的平滑加速/减速过程。 第四部分：湍流模型与复杂流动模拟 湍流是自然界和工程中最普遍存在的流动状态，但其三维、非定常、高度随机性的特点使其数学描述极其困难。 1. 湍流的统计描述：介绍雷诺平均化方法，推导出雷诺平均N-S方程，并分析雷诺应力项的引入。区分湍流的瞬时量、平均量和脉动量。 2. 湍流模型：本书将详述几种主流的湍流模型，重点关注其物理基础和应用限制： 零方程模型：如经验公式。 单方程模型：如 Spalart-Allmaras 模型。 两方程模型：详细介绍 $k-epsilon$ 模型和 $k-omega$ 模型，分析它们在不同边界层和自由剪切流中的适用性，以及 $k-omega$ SST 模型如何结合二者的优点。 3. 复杂流动中的应用：讨论如何将这些模型应用于涉及分离、再附着、混合的复杂流动，例如气动外形绕流、内部流道中的非均匀流动等。 第五部分：数值方法简介 鉴于大多数实际流体力学问题无法得到解析解，本书的最后部分将概述求解流体力学问题的数值方法基础。 1. 离散化基础：介绍有限差分法（FDM）、有限体积法（FVM）和有限元法（FEM）的基本思想，重点说明FVM在处理守恒律方面的优势。 2. 求解技术：介绍如何将偏微分方程转化为代数方程组，并讨论求解压力-速度耦合问题的关键算法，如SIMPLE系列算法（SIMPLE, SIMPLER, PISO）。 3. 网格生成与误差控制：讨论结构网格、非结构网格的生成，以及数值离散化误差和网格收敛性的评估方法。 本书配有大量的例题、习题和工程案例分析，旨在帮助读者将理论知识转化为解决实际问题的能力。读者在学完本书后，将具备分析和模拟各类流体流动现象的坚实基础。
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