Vortex Dynamics (Cambridge Monographs on Mechanics) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Cambridge University Press

作者:P. G. Saffman

出品人:

页数:325

译者:

出版时间:1993-01-29

价格:USD 79.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780521420587

丛书系列:

图书标签:

• Vortex dynamics
• Fluid dynamics
• Cambridge monographs on mechanics
• Applied mathematics
• Physics
• Engineering
• Turbulence
• Computational fluid dynamics
• Hydrodynamics
• Mathematical physics

深入流体力学与流体动力学的核心：一部涵盖前沿理论与经典实践的综合著作 本书旨在为研究生、研究人员以及专业工程师提供一个深入而全面的视角，探索流体力学和流体动力学的核心原理及其在复杂系统中的应用。全书结构严谨，内容涵盖了从基础的连续介质理论到高度非线性、多尺度问题的现代分析方法。 第一部分：连续介质的数学基础与本构关系 本部分重点奠定分析流体行为的数学框架。我们将从经典的拉格朗日和欧拉描述出发，详细阐述速度场、应力张量和应变率张量之间的精确关系。 1. 运动学基础与张量分析： 深入探讨微分几何在描述流场变形中的应用，包括线速度、角速度、曲率的张量表达。特别关注物质导数（Material Derivative）的物理意义及其在非惯性系中的应用。 2. 纳维-斯托克斯方程的推导与形式： 对动量守恒（牛顿第二定律应用于流体微团）和质量守恒（连续性方程）进行详尽的数学推导。讨论在不同坐标系下（笛卡尔、柱坐标、球坐标）方程的具体形式，并分析粘性项的物理内涵。 3. 流体的本构关系： 详细分析牛顿流体和非牛顿流体的本构方程。对于牛顿流体，重点阐释等温、等粘度假设下的动力粘度、体积粘度及其对流场的影响。对于非牛顿流体，将介绍剪切变稀、膨胀以及粘塑性流体模型（如 Bingham 塑性、Power Law 模型），并探讨它们在聚合物和生物流体中的实际应用。 4. 热力学耦合与能量方程： 引入能量守恒定律，推导适用于可压缩流体的能量方程。详细讨论粘性耗散项的来源、热传导（傅里叶定律）以及辐射对流体温度场的影响。分析等熵流动和绝热流动的条件。 第二部分：经典流动模式与简化模型 本部分聚焦于在特定假设下，流体动力学方程的简化形式及其在工程问题中的经典解法。 1. 无粘流理论：欧拉方程与伯努利原理： 阐述欧拉方程在零粘度假设下的简化，并导出流体力学中最著名的原理之一——伯努利方程。讨论伯努利方程在等熵流动、不可压缩流动中的应用边界及其局限性。 2. 势流理论： 针对无旋、不可压缩流动，引入速度势函数和流函数。通过共形映射理论（如柯沃斯基-特雷夫茨变换）分析二维流场，包括源、汇、偶极子和环量的叠加，应用于机翼和流道设计的基础分析。 3. 粘性边界层理论： 这是理解流体与固体表面相互作用的关键。深入讲解普朗特边界层方程的推导，分析边界层内的速度剖面（如 Blasius 解）。讨论湍流边界层的特性，包括层流到湍流的过渡以及对数律速度剖面。 4. 薄翼理论与升力产生： 结合边界层概念，介绍二维薄翼理论（如卡门-西奥多沙夫斯基方法），用于计算翼型的升力系数和阻力系数，为空气动力学设计提供定量工具。 5. 可压缩流动的基本概念： 引入马赫数、声速和等熵关系。详细分析渐近扩张和收缩流动的特性，以及激波（Shock Waves）的形成条件和结构（如雷诺-希奥夫关系）。 第三部分：湍流与统计描述 湍流是流体力学中最具挑战性的课题之一。本部分将侧重于描述和建模高度无序、高度非线性的湍流现象。 1. 湍流的统计特性： 引入雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程。详细讨论流场脉动（Fluctuations）、平均速度、湍流强度、各向异性张量以及协方差矩阵的物理意义。 2. 湍流模型： 系统介绍当前主流的湍流模型家族，包括： 零方程模型： 如范德卡门厚度模型。 单方程模型： 如 Spalart-Allmaras 模型，重点讨论 $kappa - omega$ 模型在处理壁面附近流场时的优势。 两方程模型： 详细分析 $k-epsilon$ 模型和 $k-omega$ 模型，讨论它们在处理剪切流和压力梯度流中的适用性与局限性。 3. 涡量动力学与涡旋结构： 从涡度传输的角度分析湍流的能量级串。讨论涡核的演化、涡丝（Vortex Filaments）的相互作用，以及与湍流输运过程的内在联系。 第四部分：高级主题与现代计算方法概述 本部分探讨一些跨学科的前沿领域，并为读者介绍解决复杂问题的现代数值工具。 1. 多相流与界面现象： 介绍气-液、液-液界面动力学。讨论表面张力（毛细现象）对手流场的影响，以及界面演化方程（如 Level Set 方法和相场方法）的基本思想。 2. 微尺度流动与稀疏气体动力学： 探讨当流体特征长度与分子平均自由程相当或更小时的流动，如微通道中的流动。引入玻尔兹曼方程，并简要介绍气体动力学（DSMC）方法在解决稀疏流问题中的应用。 3. 稳定性与转捩： 分析流场从层流向湍流转变的内在机制。介绍线性稳定性理论，包括特征值问题、莫林转换（Orr-Sommerfeld 方程）以及非线性演化（如非线性薛定谔方程）。 4. 计算流体力学（CFD）概览： 简要介绍数值求解纳维-斯托克斯方程的主要方法，包括有限差分法、有限体积法和有限元法。讨论网格生成的重要性、时间离散化策略（如隐式/显式格式）以及收敛性、稳定性和离散误差的评估。 5. 几何效应与非线性反馈： 讨论流体流动中几何约束（如狭窄通道、弯曲管道）如何通过边界条件对整体流动结构产生显著影响，以及如何利用反馈机制（如主动或被动控制）来调节流动分离和混合效率。 全书通过大量的理论推导、物理图像的阐释和对经典实验结果的引用，旨在培养读者对流体行为的直觉理解，并具备分析和解决前沿流体力学问题的能力。本书的深度和广度，确保了它对致力于流体力学领域深入研究的学者具有不可替代的参考价值。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

没基础还是别看了。

评分☆☆☆☆☆

没基础还是别看了。

评分☆☆☆☆☆

没基础还是别看了。

评分☆☆☆☆☆

没基础还是别看了。

评分☆☆☆☆☆

没基础还是别看了。