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页数:236

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出版时间:2010-2

价格:29.00元

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isbn号码:9787030264411

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• 离散数学
• 数学基础
• 计算机科学
• 逻辑学
• 集合论
• 图论
• 组合数学
• 算法设计
• 数据结构
• 数学建模

图书简介：流体力学原理与应用 流体力学原理与应用 是一部全面阐述流体力学基础理论、核心概念以及工程实践应用的权威著作。本书旨在为读者构建一个清晰、系统且深入的流体力学知识框架，无论读者是初涉该领域的工程专业学生、研究生，还是需要深入理解流体现象的工程师和科研人员，都能从中获得宝贵的知识和工具。 本书的核心目标是架起理论推导与实际工程问题之间的桥梁。我们深知，流体力学这门学科的魅力和挑战性并存——它既有严谨的数学基础，又与我们日常生活中水流、气流、血液循环等现象紧密相关。因此，本书在保持理论严谨性的同时，强调物理图像的建立和实际案例的分析。 第一部分：基础与静力学——流体的本质与平衡 本部分专注于建立对流体的基本认知，并探讨流体处于静止或准静态平衡状态下的行为。 第一章：流体的基本概念与物质属性 我们将从宏观和微观两个层面定义流体，并区分其与固体的本质差异。重点介绍流体的基本物理属性，如密度 ($ ho$)、比重、粘度（牛顿流体与非牛顿流体）、表面张力以及可压缩性（体积模量）。本章详细分析了流体的运动学描述——拉格朗日描述与欧拉描述，并介绍了流线、迹线和时间线等关键概念，帮助读者建立描述流体运动的数学框架。 第二章：流体静力学 流体静力学是流体力学的基础。本章系统推导了静止流体中的压力分布规律，即帕斯卡定律。我们详细阐述了流体静力学基本方程，并讨论了压力测量设备，如U型管压力计和压力传感器的工作原理。重点内容包括：作用在平面和曲面上的静水总压力和合力矩的计算方法，以及浮力、阿基米德原理在工程中的应用（如船舶的稳性分析）。 第二部分：流体运动学与基本守恒定律 本部分将视角转向运动中的流体，基于微元体分析，导出流体运动的控制方程。 第三章：流体运动学 本章侧重于描述流体运动的几何特性，而不涉及作用于流体上的力。内容包括：速度场和加速度场的表示，物质导数（随体导数）的物理意义，以及流场分类——稳定流、非稳定流、恒定流、涡旋流和无旋流。此外，我们将介绍流线方程的求解技巧，并深入探讨流场的连续性方程（质量守恒定律）在不同坐标系下的形式。 第四章：牛顿粘性流的控制方程 这是全书理论核心之一。本章从牛顿第二定律出发，推导了粘性流体的微分形式动量方程——纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes Equations）。我们将详细解析各项的物理意义（惯性力、压力梯度力、粘性力、外力）。针对不可压缩流体，我们将展示简化后的运动方程，为后续的解析解打下基础。 第五章：能量守恒与流体热力学 流体运动往往伴随着能量的传递与转换。本章将流体运动与热力学原理相结合，推导出流体的能量守恒方程（第一定律）。内容涵盖：流体的内能、焓、热容，以及热传导和粘性耗散的贡献。重点讨论了等熵流动、等温流动和绝热流动的概念及其在跨音速流动中的重要性。 第三部分：流动的简化模型与分析技术 理论方程往往复杂难解，本部分将介绍简化模型和分析工具，以便求解实际问题。 第六章：无粘流体的运动——欧拉方程与伯努利方程 在忽略粘性影响的理想情况下，我们推导出欧拉方程。基于欧拉方程的积分，我们得到了流体力学中最为著名和广泛应用的方程之一——伯努利方程（Bernoulli's Equation）。本章详细讨论了伯努利方程的适用条件（等熵流动线上的任意两点），并通过大量实例（如皮托管、文丘里管）展示其在流量测量和速度估算中的应用。 第七章：粘性流体的分析方法——边界层理论 对于高雷诺数流动，粘性效应主要集中在靠近固体壁面的薄层——边界层内。本章引入普朗特边界层概念，推导了适用于边界层的简化方程。重点分析了层流和湍流边界层的特性，并介绍了动量积分法等近似求解方法，用于估算壁面摩擦阻力。 第八章：流动相似性与量纲分析 为将实验室结果推广到实际工程规模，相似性原理至关重要。本章深入探讨了流体力学中的无量纲数（如雷诺数、弗劳德数、马赫数、欧拉数等）的物理意义。通过白金汉 $pi$ 定理，读者将学会如何系统地进行量纲分析，识别影响流场的主要参数，并构建实验相似性判据。 第四部分：特殊流动现象与工程应用 本部分将理论知识应用于更复杂和实际的工程场景。 第九章：内部流动——管道与管路系统 内部流动主要关注流体在约束边界（管道、通道）内的流动。本章详细分析了圆管中稳定层流和湍流的摩擦损失（达西-韦斯巴赫公式）。重点内容包括：沿程阻力和局部阻力的计算，湍流边界层对流态的影响，以及管路系统中阀门、弯头等附件的等效长度法。 第十合：外部绕流与升阻力 外部流动关注物体（如机翼、汽车、建筑物）周围的气流场。本章深入研究了绕流物体产生的阻力（摩擦阻力和压差阻力）和升力。我们将讨论流体的分离现象、尾流特性以及关键的升阻力系数。特别地，本章将对机翼剖面的理论升力计算进行介绍。 第十一章：可压缩流动基础 当流体速度接近或超过音速时，密度变化成为关键因素。本章引入了声速概念和马赫数。核心内容包括：等熵膨胀与压缩过程、正激波和斜激波的理论分析，以及拉伐尔喷管在火箭和喷气发动机中的设计原理。 第十二章：湍流流动 湍流是工程实践中最常见的流动形态，其随机性和三维特性使其难以精确解析。本章描述了湍流流动的统计特性，如脉动速度和雷诺应力。重点讨论了湍流模型，如 $k-epsilon$ 模型和 $k-omega$ 模型，这些模型是计算流体力学（CFD）分析的基础。 --- 本书特色： 1. 深度与广度并重： 既涵盖了从牛顿定律到纳维-斯托克斯方程的严格推导，也覆盖了边界层、相似性分析等高级主题。 2. 丰富的图示与案例： 配备了数百张概念图、物理模型图，并穿插了大量具有实际工程背景的例题和习题，确保读者能够将理论知识应用于解决实际问题。 3. 强调物理图像： 贯穿全书，致力于帮助读者理解每一个数学项背后的物理意义，而非仅仅停留在公式的堆砌上。 《流体力学原理与应用》是流体力学领域的一部坚实参考书，它不仅教授“如何计算”，更重要的是解释“为什么会这样”，为读者在航空航天、土木水利、机械能源以及生物医学工程等领域的研究和实践打下坚不可摧的流体力学基础。

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这本书是一次美妙的阅读体验，它成功地将一门被许多人认为是“僵硬”的学科，注入了鲜活的生命力。作者的文笔兼具严谨的逻辑美和散文般的流畅性，两者结合得恰到好处。我尤其喜欢其中关于编码理论和加密算法的章节，那些原本只存在于科幻小说中的概念，在这里被用清晰的数学语言构建起来，让人感受到数学作为现代科技基石的巨大力量。书中对形式语言和自动机的描述，仿佛打开了一扇通往计算机科学核心的大门，让我对程序的运行原理有了更深层次的理解。它不像那些只为考试服务的参考书，这本书是真正致力于启发心智的。即便是对于已经掌握了这些知识的读者来说，它也能提供一种全新的视角和更深刻的洞察力。这本书的价值在于，它不仅仅传授知识点，更重要的是培养了一种对精确性、对逻辑一致性的内在追求，这种精神财富远比记住公式本身要宝贵得多。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排堪称教科书级别的典范，但它完全没有传统教科书的沉闷感。它更像是一场精心策划的思维探险。开篇的引入部分没有急于抛出定义，而是通过一系列发人深省的问题，激发起读者对“确定性”与“不确定性”的思考，这一下子就抓住了我的注意力。随着章节的深入，作者巧妙地将理论与实际应用场景无缝对接，读到概率论与数理统计的部分时，我甚至开始重新审视我日常生活中做的每一个决策，发现很多时候我们都是在进行非正式的贝叶斯推断。书中对离散结构性质的探讨，比如什么是周期性、什么是收敛性，都处理得极其细腻，特别是对递归关系的讲解，不再是生硬的数学归纳法，而是融入了一种解决问题的哲学思考。这本书的阅读体验，与其说是学习，不如说是一次对思维边界的拓展，它教会我的不是知识本身，而是如何更清晰、更有条理地去构建一个逻辑框架。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这本书的深度远超我的预期。它不仅仅是对基础概念的梳理，更是在探索数学思维的精髓。作者在论述过程中展现出的那种对细节的执着和对全局的把握能力，令人叹为观止。例如，在讨论关系与代数结构时，作者没有满足于给出定义，而是深入剖析了不同公理体系下的潜在影响和适用范围，这使得读者在面对新的数学系统时，能够迅速建立起分析的起点。我特别欣赏作者在解释那些容易混淆的概念时所采用的“对比教学法”，通过将两个看似相似但本质不同的概念放在一起比较，读者可以非常直观地抓住它们之间的核心区别。这本书的阅读难度是循序渐进的，但即便如此，它也要求读者保持高度的专注力，因为它所提供的思维密度非常高，随便翻开一页都可能包含着需要反复咀嚼才能消化的深刻见解。读完它，我感觉自己看待问题的方式都有了显著的提升，不再满足于表面的解释，而是倾向于去挖掘其背后的结构性原理。

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这本书真是让人眼前一亮！我一直对那些看似深奥的理论感到望而却步，但作者用极其生动的比喻和层层递进的讲解，将那些抽象的概念一下子拉到了我们日常生活的层面。特别是关于图论的部分，我以前总觉得那些节点和边只是枯燥的符号，但读完之后，我仿佛看到了一个由无数可能性编织成的复杂网络，从社交媒体的连接到城市交通的规划，无处不在。作者的叙事方式非常流畅，简直就像在听一位经验丰富的老师娓娓道来，而不是在啃一本教材。那些复杂的证明过程，不再是冷冰冰的公式堆砌，而是像解开一个精妙的谜题，每一步逻辑的推导都让人感到豁然开朗。我尤其喜欢书中穿插的一些历史小故事，它们不仅丰富了知识的维度，也让我对这些数学思想的起源有了更深层次的理解。这本书的排版也很舒服，字里行间透露出一种对读者的尊重，让人愿意沉浸其中，细细品味每一个思想的火花。

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坦白说，我原本以为这会是一本读起来非常晦涩难懂的书，毕竟“数学”二字就足以让许多人望而却步。然而，当我翻开这本书的扉页，那种紧张感立刻消散了。作者的功力深厚，他似乎有一种魔力，能将那些原本需要大量背景知识才能理解的知识点，用一种近乎诗意的语言描绘出来。我记得有一次，我被一个集合论中的悖论卡住了很久，翻阅了数本参考资料都不得其解，但在这本书中，作者只是用了一个生活中的小场景，轻轻一点拨，那个困扰我多日的迷雾便烟消云散了。这种“润物细无声”的教学方法，比起那种堆砌公式、强行灌输的教材高明太多了。更让我惊喜的是，书中对算法效率的探讨，清晰地展示了选择不同数学模型所带来的实际工程上的巨大差异，这对于我正在进行的项目非常有指导意义。我几乎是迫不及待地想把书里提到的每一个例子都亲手在纸上演算一遍，感受那种逻辑的严谨与美感。

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