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好的，这是一本名为《流体力学基础与应用》的图书的详细简介： --- 《流体力学基础与应用》 图书简介 本书系统地阐述了流体力学的基础理论、分析方法以及在工程领域的广泛应用。内容涵盖了从宏观的流动现象描述到微观的流体动力学本质，旨在为读者提供一个全面而深入的流体力学知识体系。本书结构严谨，逻辑清晰，不仅适合高等院校的本科生、研究生作为教材或参考书，也为从事航空航天、土木水利、机械工程、环境科学等相关领域的工程师和科研人员提供了可靠的理论指导和实践工具。 第一部分：流体力学基础与描述（1-3章） 第一章：流体力学概论与流体基本性质 本章首先引入流体力学的基本概念，阐明其在现代工程科学中的核心地位。详细讨论了流体的定义、连续介质假设及其适用性。重点剖析了流体的基本物理性质，包括密度、比重、粘度（牛顿流体与非牛顿流体）、表面张力与润湿性，以及流体的可压缩性与不可压缩性。此外，本章还介绍了流体运动的描述方法，如物质点描述（Lagrangian）与空间点描述（Eulerian），并阐述了流线、迹线、流迹线和时间线等基本概念及其相互关系，为后续的定量分析奠定基础。 第二章：流体静力学 本章聚焦于流体处于平衡状态下的力学规律。详细推导了静压强的基本方程，包括在均匀重力场下的压强分布规律。深入探讨了测压仪器的原理与应用，如U型管压力计、皮托管等，并介绍了如何利用这些工具测量流体静止或微小运动状态下的压力。重点分析了作用在平面和曲面上总静水压力的计算方法、作用点（压力中心）的确定，以及浮力与稳性原理在船舶设计和水工结构分析中的应用。 第三章：流体运动学 本章从纯粹的几何角度描述流体的运动，而不涉及力的作用。系统介绍了速度场、加速度场的概念与表示方法。通过对物质导数（或称随体导数）的深入讲解，连接了物质点描述与空间点描述之间的关系。内容细化至讨论了流动的分类，如定常与非定常流动、均匀与非均匀流动、层流与湍流的特征。特别强调了流线方程的建立和分析，为后续动量方程的推导做准备。 第二部分：流体力学控制方程（4-6章） 第四章：流体动力学基本方程——控制体分析 本章采用宏观的控制体方法，推导和应用了流体力学的核心守恒定律。详细阐述了连续性方程（质量守恒）在不同坐标系下的表达形式，并讨论了流体流量与流速剖面的关系。接着，推导了牛顿第二定律在流体运动中的应用——动量方程（欧拉方程），并讨论了动量方程在简单管道流动、弯管和喷嘴中的应用实例。最后，引入了能量方程（热力学第一定律在流动中的体现），分析了机械能损失（如摩擦和局部阻力）的初步概念。 第五章：粘性流体流动与纳维-斯托克斯方程 本章进入更深层次的分析，引入了粘性应力张量和流体本构关系。详细推导了经典的纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes Equations），这是描述粘性牛顿流体运动的偏微分方程组，体现了动量守恒的本质。同时，对欧拉方程（无粘流体）作为N-S方程的特例进行了讨论。本章侧重于定常、不可压缩、无旋流动（势流）的分析，并介绍了流函数（Stream Function）的概念及其在二维流动分析中的应用。 第六章：量纲分析与相似性原理 本章提供了一种强大的工程分析工具——量纲分析。详细介绍了 Buckingham $pi$ 定理的推导和应用，用于从物理量中提取无量纲参数。重点讨论了雷诺数（Reynolds Number）、弗劳德数（Froud Number）、韦伯数（Weber Number）等关键无量纲数对流体运动的意义。通过相似性原理，讲解了如何利用物理模型实验来预测原型（Full Scale）的流动特性，这对于风洞试验和水池试验至关重要。 第三部分：经典流动问题与应用（7-10章） 第七章：内部流：管道与渠道流动 本章专注于流体在约束管道和渠道中的流动分析。详细分析了层流和湍流的特性，并介绍了雷诺数的临界值。对于管道中的定常流动，详细推导了达西-魏斯巴赫（Darcy-Weisbach）摩擦损失公式，并讲解了摩擦系数的确定方法（如Moody图的应用）。同时，系统分析了局部阻力（如阀门、弯头）的计算，并讨论了管网水力计算的基本方法。在明渠流动方面，介绍了临界流、均匀流的概念及其计算。 第八章：外部流：流体与物体相互作用 本章探讨流体绕过物体（如翼型、平板、球体）时的流动现象。引入了边界层理论，解释了粘性效应如何在物体表面附近集中体现。详细分析了阻力（Drag）和升力（Lift）的产生机理，包括压差阻力和摩擦阻力。通过对流线分离、尾流形成过程的分析，解释了物体的气动外形设计原则。 第九章：湍流理论基础 湍流是流体力学中最复杂也最普遍的现象之一。本章深入介绍湍流的统计学特性，如脉动速度、雷诺应力等。推导了雷诺平均纳维-斯托克斯方程（RANS），并讨论了湍流模型的必要性，如零阶模型（如混合长度模型）和简单的一阶模型（如$k-epsilon$模型）的基本思想，为CFD（计算流体力学）的理解奠定基础。 第十章：可压缩流基础 本章引入了流体压缩性对流动特性的影响。重点研究了等熵流动，并详细推导和应用了正激波（Normal Shock Wave）和斜激波（Oblique Shock Wave）的理论，包括马赫数（Mach Number）的概念在可压缩流中的关键作用。本章内容对于航空航天领域中的高速流动分析具有直接指导意义。 总结 《流体力学基础与应用》力求在理论的严谨性与工程实践的贴合度之间取得平衡。书中配有大量图表、实例分析和习题，能够有效地帮助读者掌握从基本原理到复杂工程问题的分析能力。通过对这门学科的深入学习，读者将能够更有效地设计和优化涉及流体运动的各种系统和结构。 ---
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