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页数:196

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出版时间:2008-6

价格:21.00元

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isbn号码:9787030223081

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《流体力学原理与应用》 本书简介 本书旨在为工程技术人员、高校师生及相关领域的研究人员提供一套全面、深入且实用的流体力学知识体系。内容涵盖了流体力学的基础理论、分析方法以及在现代工程实践中的广泛应用，尤其侧重于理论的严谨性与工程实例的紧密结合。 第一部分：流体力学基础理论 第一章 绪论 流体力学的范畴与地位： 阐述流体力学在物理科学和工程学科中的核心地位，简述其发展历程，从早期经验积累到现代基于计算的分析。 流体的基本概念： 详细定义流体的范畴（液体、气体、等离子体），区分连续介质假设的适用性及其物理意义。 流体静力学基础： 深入探讨流体静止时的平衡条件，推导基本压力分布规律（如等压面概念），介绍帕斯卡定律及其在液压系统中的应用。重点分析曲面上的静压力计算方法，包括浮力、浮心及阿基米德原理的工程化表达。 第二章 流体运动学 运动描述方法： 系统介绍拉格朗日和欧拉描述方法的本质区别与联系，讲解物质导数（随体导数）的物理意义和数学表达式，强调其在描述流体运动中的关键作用。 流线、迹线与流束： 精确定义和区分流线、迹线和时间流线，并讨论它们在瞬态流动分析中的应用。引入流管（Streamline Tube）的概念，为后续的守恒定律建立空间基础。 流场的基本描述量： 详细阐述速度场、加速度场、应变率张量和涡度张量的定义。重点分析二维和三维速度场的分解，引入流线函数（Stream Function）和速度势函数（Velocity Potential）在无旋流动分析中的应用及其柯西-黎曼条件。 第三章 流体动力学基础方程 守恒定律的数学表达： 严格推导基于控制体（Control Volume）形式的质量守恒方程（连续性方程），并给出微分形式的表达。 牛顿运动定律在流体中的体现： 详细推导描述流体运动的动量守恒方程（纳维-斯托克斯方程，Navier-Stokes Equations）。方程的推导过程将清晰展示粘性力和压力梯度力在动量平衡中的作用。 能量守恒定律： 建立流体第一定律的通用表达式，讨论热传导、粘性耗散功以及外界做功对内能和总能的影响，推导出粘性流体的能量方程。 本构关系： 重点阐述牛顿流体和非牛顿流体的本构关系，定义粘性系数和导热系数，为求解N-S方程奠定必要的物理模型基础。 第二部分：典型流动分析 第四章 无粘流动的分析 欧拉方程： 在无粘性假设下简化纳维-斯托克斯方程，得到欧拉方程组。 伯努利方程的严格推导与应用： 详尽推导伯努利方程的普适形式（考虑势能和动能项），并讨论其在流管内沿流线和在不同流线之间的关系。分析伯努利原理在流量测量（如皮托管、文丘里管）和简单机翼升力起源中的应用局限性。 势流理论基础： 介绍无旋流动的基本假设，利用速度势函数分析平面势流问题，包括源、汇、偶极子和匀强来流的叠加，介绍共形映射法（如莫拉夫斯基变换）在处理复杂边界流动问题中的初步应用。 第五章 粘性流动的基本特征 雷诺数的作用： 深入探讨雷诺数（Re）的物理意义及其作为判别流动特征（层流与湍流）的关键无量纲参数的作用。 边界层理论： 详细介绍普朗特边界层理论的建立背景和核心假设。推导一维和二维边界层方程（Prandtl方程）。重点分析平板上等温不可压流动（Blasius解的定性分析）及边界层分离现象的机理和工程后果。 管道中的粘性流动： 专门分析圆管内的层流（Hagen-Poiseuille流）和湍流（达西-韦斯巴赫摩擦因子的经验关系），引入沿程阻力和局部阻力的概念及其计算方法。 第六章 相似性、量纲分析与模型试验 量纲分析基础： 介绍 Buckingham $pi$ 定理的原理和应用步骤，用于系统地简化物理问题和识别关键参数。 相似性原理： 阐述几何相似、运动学相似和动力学相似的必要条件，重点讨论雷诺数和弗劳德数在流动相似性中的决定性作用。 模型与原型： 讨论基于相似性原理进行水力模型试验设计（如水轮机、船模）时的换算方法和潜在的尺缩效应。 第三部分：实际工程应用与高级主题 第七章 可压缩流动基础 基本概念与参数： 引入马赫数（Ma），讨论等熵流动的基本概念，推导等熵流动的关系式。 激波与膨胀波： 详细分析正激波的结构、特征及不可逆性，推导斜激波关系式，并探讨其在超音速喷流和进气道设计中的影响。 管道中的可压缩流： 重点分析法拉利（Fanno）流和等温流（Rayleigh）流，讨论临界状态和气流阻塞现象。 第八章 湍流与数值模拟导论 湍流的统计特性： 介绍湍流脉动速度的统计描述方法，包括平均速度和脉动量，推导雷诺应力项，并介绍雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程的基本形式。 湍流模型概述： 简要介绍工程中最常用的湍流模型，如零方程模型（如经验公式）、单方程模型（如 $k-epsilon$ 模型和 $k-omega$ 模型）的物理基础和适用范围，强调模型选择对计算结果准确性的影响。 计算流体力学（CFD）概述： 简述CFD的基本流程（前处理、求解、后处理），讨论有限体积法的基本思想，并强调CFD在复杂几何流动分析中的强大能力。 第九章 涡旋动力学与旋流现象 涡度输运方程： 导出涡度运动方程，分析涡量在流动中的产生、输运和耗散机制。 环量定理与库塔-茹科夫斯基定理： 阐述环量（Circulation）的概念及其在升力产生中的核心作用，推导升力公式，并讨论其在翼型设计中的应用。 旋流器的设计与分析： 结合实际应用案例，分析自然旋流和人工诱导旋流的形成机理，讨论其在混合、分离和换热增强中的工程价值。 附录 常用流体物理性质表 常见管道摩擦因数图（Moody 图） 关键数学公式和积分表 本书在内容组织上力求逻辑连贯，从最基础的流体性质出发，逐步过渡到复杂的非线性偏微分方程组的分析，并最终落脚于现代工程中的实际挑战。每章均配有大量的例题和习题，以巩固理论理解，并设有“工程应用聚焦”栏目，展示流体力学理论如何解决现实世界中的复杂工程问题。

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**第五段评价：** 这本书的语言风格非常独特，它不像某些翻译过来的教材那样生硬晦涩，而是带有一种本土化的、充满逻辑性的叙述节奏。它在讲解时，非常注重层层递进，每一个章节的衔接都像是精心铺设的台阶，让你自然而然地被引导到下一个知识点。我尤其欣赏它在处理“设计优化”部分时所展现出的哲学思辨——设计不是一个静态的完成品，而是一个在多目标约束下寻求最佳平衡点的动态过程。书中通过对不同设计方案的比较分析，清晰地揭示了成本、可靠性、制造性、和功能性之间的内在矛盾与统一性。这种思考方式极大地拓宽了我的设计视野，让我明白，一个“好的设计”往往是妥协的艺术，而不是单纯的性能指标堆砌。总而言之，这本书超越了一般教材的范畴，它在培养工程思维方面，作用无可替代。

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**第一段评价：** 这本书，说实话，我一开始是抱着一种“大概率是枯燥乏味”的心态去翻阅的，毕竟“机械设计基础”这个名字本身就带着一股浓浓的学术气息。然而，当我真正沉下心来阅读时，那种预想中的冷冰冰的理论推导和公式堆砌并没有占据主导地位。它更像是一部深入浅出的导览手册，把那些原本让人望而生畏的机械原理，通过非常生动的案例和图示展现出来。比如，讲解摩擦力和润滑时，作者似乎非常擅长将抽象的物理概念与我们日常生活中的场景联系起来，让我一下子就抓住了核心要点。我特别欣赏它在结构上的组织方式，逻辑链条非常清晰，每引入一个新的概念，都会追溯到它诞生的历史背景或者实际应用中的痛点，这使得整个学习过程不再是单纯的知识灌输，而更像是一场探索“事物是如何运作”的旅程。对于初学者来说，这本书的价值在于它打下了非常坚实且易于理解的理论基础，而不是上来就抛出复杂的计算模型。

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**第三段评价：** 从排版和视觉效果上来说，这本书的设计绝对是教科书中的一股清流。以往读这类专业书籍，常常需要放大镜来看那些密密麻麻的符号和图纸，眼睛非常容易疲劳。但这本书明显在提升阅读体验上下了很大功夫。线条图的精度非常高，关键的受力分析图和结构分解图，都采用了对比鲜明的配色和恰到好处的标注，使得即使是最复杂的机构，也能一眼看出主要传动关系和受力方向。更难能可贵的是，它对那些需要反复出现的公式和定理，都做了特别的标记和总结，形成了一个易于查阅的索引，这在临近考试需要快速复习时，简直是救命稻草。我个人认为，这种对细节的极致追求，恰恰反映了机械设计本身对于精确性的要求，出版方显然深谙此道，使得这本书从拿在手里的第一秒起，就带给人一种专业且可靠的信赖感。

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**第四段评价：** 我主要关注的是其中关于动态特性和振动分析的那几章内容。坦白说，这部分内容在很多入门书籍里通常处理得比较敷衍，仅仅是蜻蜓点水般介绍一下传递函数。然而，我的感受是，这本书对这块的讲解深度相当可观，完全可以作为一本专题参考书来使用。它不仅展示了理论公式，更重要的是，它清晰地阐述了如何通过改变结构参数（比如改变刚度或质量分布）来“调谐”系统的固有频率，避免共振灾难。作者在阐述傅里叶分析在周期性载荷分析中的应用时，语言组织得极其精炼，避免了过多的数学冗余，直击工程应用的核心。读完这一部分，我感觉我对机械系统的“听诊”能力有了显著提升，不再仅仅满足于静态的强度校核，开始学着去理解机器在“运动”和“工作”中的真实状态，这对我后续学习更高级的控制理论也大有裨益。

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**第二段评价：** 我是一名在校大三学生，在接触过几本同类教材后，这本书给我的感觉是“务实到近乎偏执”。很多教科书在介绍完基本概念后，对于如何将这些知识转化为实际可行的设计方案往往一带而过，留给学生大量的空白需要自己去脑补。但这一本不同，它在理论讲解的间隙，穿插了大量的“设计考虑”和“工程实践中的陷阱”。举例来说，当讨论到材料选择时，它不仅罗列了各种材料的性能参数，更深入地探讨了在不同载荷、温度和成本限制下，工程师是如何做出取舍的权衡艺术。这对我来说是极其宝贵的，它教会我的不是“应该用什么”，而是“为什么选择这个，以及不选择另一个的后果”。这种由浅入深，并且时刻提醒读者保持工程思维的写作手法，让这本书不仅仅是一本工具书，更像是一位经验丰富的老工程师在耳边低语，指导你避开那些新手常犯的错误。

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