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出版者:John Wiley & Sons

作者:R. Byron Bird

出品人:

页数:895

译者:

出版时间:2002

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9789971514204

丛书系列:

图书标签:

• 传热学
• 传质学
• 流体力学
• 输运现象
• 化工工程
• 物理化学
• 流体流动
• 热量传递
• 质量传递
• 扩散现象

《流体力学基础：从宏观到微观的透视》 第一章：流体力学的基本概念与历史沿革 本章将为读者构建流体力学这一宏大领域的入门基石。我们将深入探讨流体的定义，区分牛顿流体与非牛顿流体，并介绍描述流体运动所需的关键物理量，如密度、压力、粘度以及速度场。流体力学的发展历程充满着人类智慧的火花，从阿基米德的浮力原理到牛顿的粘性定律，再到欧拉和纳维-斯托克斯方程的建立，我们追溯这些奠基性的思想如何塑造了我们对流体行为的理解。特别地，本章会详细阐述标量、矢量和张量在描述流体性质中的应用，为后续深入分析做好数学准备。我们还将引入雷诺数（Reynolds Number）这一无量纲参数，解释它在区分层流与湍流状态中的核心作用，并初步探讨相似性原理在工程问题中的应用潜力。 第二章：流体静力学：静止流体的平衡世界 流体静力学是流体力学中最直观的分支之一。本章聚焦于流体在静止或相对于参照系保持匀速运动状态下的平衡问题。核心内容是帕斯卡定律（Pascal's Principle）及其在液压系统中的应用。我们将严格推导静水压力的分布规律，即压力随深度的线性变化关系，并引入等压面（Isopiestic Surface）的概念。浮力、阿基米德原理的严格证明和应用是本章的重点，通过计算流体作用在浸没或漂浮物体上的合力，解决诸如潜艇设计和船体稳定性等实际问题。此外，我们还将探讨测压仪器的原理，如皮托管、压力计和波登管，并分析不同形式的边界条件对静力平衡场的影响。对曲线表面上的流体作用力的计算，将展示张量分析在处理复杂边界问题时的威力。 第三章：流体动力学基础方程组：守恒律的数学表达 本章是全书的核心，旨在建立描述流体运动的数学模型，即守恒定律的微分形式。我们将从质量守恒（连续性方程）、动量守恒（纳维-斯托克斯方程）和能量守恒（能量方程）这三大支柱出发，进行详尽的推导。对于纳维-斯托克斯方程，我们将分别考察其在笛卡尔坐标系、柱坐标系和球坐标系下的具体形式，并强调对流项、压力梯度项和粘性项的物理意义。本章将侧重于对这些偏微分方程组的物理诠释，而非复杂的解析求解。同时，我们将引入欧拉方程（Euler Equations），作为理想无粘流体的简化模型，并讨论其在某些特定工况下的适用性。 第四章：理想流体运动与伯努利原理 在特定假设——无粘性、不可压缩——下，流体动力学方程组被大大简化为欧拉方程。本章将围绕这一简化模型展开，核心是伯努利方程（Bernoulli's Equation）的推导与应用。我们将展示伯努利常数如何在无粘、无旋的流线上保持不变，并探讨其在不同参考系下的形式。从著名的托里拆利定律（Torricelli's Law）到文丘里效应（Venturi Effect），本章将通过大量的经典算例，揭示伯努利原理在航空航天、管道流量测量中的基础作用。此外，我们还将讨论势流理论（Potential Flow Theory）的初步概念，介绍流函数（Stream Function）和速度势函数（Velocity Potential），为理解更复杂的二维无粘流动打下基础。 第五章：粘性流动的分析：层流与湍流的特征 引入粘性后，流体的运动变得复杂得多，本章将深入研究粘性对动量传递的影响。我们将重新审视纳维-斯托克斯方程，并聚焦于其粘性项。泊肃叶流（Poiseuille Flow）——在圆管中稳定发展的层流——将作为分析粘性影响的经典案例进行详细解析，包括速度剖面、最大速度和压降的精确计算。另一关键案例是库埃特流（Couette Flow），用于研究两平行平板间流动的基本特性。本章还将详细探讨边界层理论（Boundary Layer Theory）的起源和重要性，理解摩擦阻力产生的原因。在宏观尺度上，我们将对湍流（Turbulence）的随机性、三维性和各向异性进行定性描述，并介绍雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程的基本思想，为计算流体力学（CFD）的初步概念做铺垫。 第六章：相似性、量纲分析与工程应用中的无量纲化 在许多复杂的流体力学问题中，直接求解微分方程往往不切实际。本章强调量纲分析（Dimensional Analysis）和相似性原理（Similarity Laws）作为解决工程问题的强大工具。我们将系统介绍 Buckingham Pi 定理，指导读者如何通过系统化的方法从一组物理变量中提取出独立的无量纲参数组合（Pi terms）。这些无量纲数，如雷诺数（Re）、弗劳德数（Fr）、韦伯数（We）等，不仅是理解物理现象的关键指标，也是进行模型缩放和风洞试验设计的理论基础。本章将通过具体的工程实例，如水坝模型试验或飞机翼型阻力预测，展示如何利用相似性原理将实验室数据有效地外推到实际尺寸的工程系统中。 第七章：管道流动与管路系统分析 本章将流体力学的理论知识应用于最常见的工程实践场景——管道流动。我们将区分圆管内流动和明渠流动。对于圆管，本章详细分析了达西-韦斯巴赫（Darcy-Weisbach）摩擦因子图（Moody Chart）的构造及其在层流和湍流区域的应用。我们将计算沿程水头损失，并引入局部水头损失的概念，用于分析阀门、弯头和突然收缩/扩张等附件对系统总压降的影响。随后，本章将介绍管路系统的串联和并联组合分析方法，以及如何确定泵的性能曲线与系统阻力曲线的交点，从而确定实际工作点。此外，水锤现象（Water Hammer）作为管道中瞬态流动导致的严重压力波动，其产生机制和基本抑制措施也将被引入讨论。 第八章：流体与物体的相互作用：阻力与升力 当流体与固体物体相互作用时，物体将受到流体施加的合力，即阻力（Drag）和升力（Lift）。本章将系统地分析这些力的产生机理。阻力方面，我们将区分压力阻力（或形状阻力）和摩擦阻力，并讨论不同几何形状（如球体、圆柱体）在不同雷诺数下的阻力系数变化。升力方面，核心在于对翼型（Airfoil）的研究，我们将解释库塔-茹科夫斯基定理（Kutta-Joukowski Theorem）如何通过引入环量（Circulation）来预测升力。本章将探讨升力与阻力的平衡在航空器设计中的关键地位，并介绍动量守恒定律在计算作用力上的应用（控制容积法）。 第九章：流体测量技术与实验方法 理解流体现象需要准确的测量。本章将介绍流体力学实验中常用的各种测量技术。在压力测量方面，除了基础的静压和动压测量外，还将介绍皮托管测量流场速度的原理和局限性。对于速度场测量，本章会涉及传统的粒子影像测速法（PIV）和激光多普勒测速法（LDV）的基本原理，及其在获取复杂流场二维或三维速度分布上的优势。此外，我们将探讨流量测量（如涡街流量计、超声波流量计）和温度测量的方法。本章的重点在于理解每种测量方法的适用范围、精度限制以及如何通过合理的实验设计来减少测量误差，确保数据的可靠性。 第十章：流体动力学的扩展议题：压缩性与多相流初步 本章将把读者的视野从低速不可压缩流体拓展到更广阔的领域。首先，我们将引入可压缩流体（Compressible Flow）的概念，讨论当流速接近声速时，密度变化带来的显著影响。马赫数（Mach Number）作为区分亚音速、跨音速和超音速流动的关键参数，其物理意义将被深入剖析，并简要介绍等熵膨胀和激波的初步概念。其次，本章将对多相流（Multiphase Flow）进行初步的概述，包括气-液、气-固、液-液等典型系统的流动特性，以及多相流在化工、石油开采和核工程中的重要性，为后续更专业领域的研究埋下伏笔。

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我刚读完一本关于**古典文学**的巨著，简直要为作者那令人惊叹的叙事功力和深邃的人性洞察力鼓掌。这本书并没有过多地纠缠于复杂的科学公式或工程细节，而是将笔触投向了人类情感最微妙的角落。它讲述了一个发生在中世纪欧洲某个偏远小镇的故事，主角是一个技艺精湛但内心充满矛盾的**制表匠**。作者通过细腻的心理描写，展现了主人公在面对传统束缚与个人理想之间的挣扎。书中关于时间流逝的哲学思考尤其引人入胜，那些关于“永恒”与“瞬间”的辩论，让我反复合上书本，陷入沉思。书中对环境的描绘也极其到位，无论是清晨薄雾笼罩的鹅卵石街道，还是午后阳光穿过彩色玻璃窗洒下的斑驳光影，都仿佛触手可及。我特别欣赏作者如何巧妙地运用**象征主义**手法，将小镇的衰败与主人公内心的凋零联系起来，使得整部作品的悲剧色彩更加浓郁。这本书无疑是一次对人性和时代变迁的深刻探索，它的文字如同醇厚的红酒，需要慢慢品味，才能体会到那份历经沉淀后的甘美与复杂。这本书的结构非常精巧，没有冗余的枝节，每一个场景、每一句对话似乎都在为最终的结局蓄力，那种精心构建的命运感让人不寒而栗，但又无法抗拒地被吸引进去。

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哇，这本关于**生物多样性与生态伦理**的非虚构作品简直是知识的海洋！作者的学术背景显然非常深厚，但最难能可贵的是，她能将极其复杂的**进化生物学**概念，转化为普通读者也能理解的生动故事。全书结构清晰，从宏观的全球气候变化对特定物种的影响，逐步深入到微观层面的基因突变和适应机制。我特别被其中关于**深海热泉生态系统**的章节所震撼，那里的生命完全不依赖于阳光，完全是另一种维度的生存法则。书中对“**系统性灭绝**”的论述极其令人警醒，它不是孤立的事件，而是多重压力点叠加的连锁反应。作者没有采取煽情的语气，而是用严谨的数据和无可辩驳的事实，构建起一种基于科学的敬畏感。阅读过程中，我不断地在想，人类自诩为地球的主宰，但我们对这些运作了数亿年的精妙系统，了解得多么少啊。这本书不仅是科普，更像是一部关于“谦卑”的宣言。它让我对脚下的土地和呼吸的空气产生了前所未有的责任感，强烈推荐给所有对自然世界抱有好奇心的人。

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这本书彻底颠覆了我对**现代都市生活**观察的视角。它不是那种快节奏、充满爆炸场面的小说，而更像是一部慢镜头下的社会观察报告。作者聚焦于一个高度数字化的未来都市中，个体如何努力维持其“人性”的完整性。书中的核心议题似乎围绕着“信息过载”与“情感麻木”之间的悖论展开。我非常喜欢作者对**虚拟现实技术**的批判性描述，它揭示了当人们可以轻易定制感官体验时，真实连接的价值反而被抬高到了近乎神圣的地位。主角是一位**数据修复师**，他的工作就是从庞杂的、被遗忘的旧数据流中，抢救出那些被算法判定为“无用”的情感片段。这种工作本身就充满了诗意与悲凉。书中穿插了大量关于**认知偏差**和**信息茧房**的讨论，虽然没有直接引用学术术语，但其对社会心理的剖析入木三分。读完后，我开始审视自己手机上的通知，思考有多少信息是真正“有意义”的。这本书的语言风格冷峻而精确，像手术刀一样切开现实的表皮，直达核心的痛点，让人不得不承认，我们正生活在一个既便利又极其孤独的时代。

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我刚刚体验了一场关于**中世纪音乐理论与哲学**的深度对话。这本书完全没有现代音乐的影子，它带领读者穿越回格里高利圣咏和早期复调音乐的时代，探讨的是**声音本身的形而上学意义**。作者的论证路径非常独特，他将早期的**音高体系**（如教会调式）与当时的**宇宙观**紧密联系起来，认为音乐不仅仅是艺术，更是模仿上帝创造世界的工具。书中对**“和声”的诞生**进行了哲学层面的解构，指出从单一旋律到多声部合唱的转变，不仅仅是技术的进步，更是人类对“整体性”与“个体差异共存”的理解方式的根本性飞跃。阅读过程中，我仿佛置身于一座古老的修道院图书馆，身边是羊皮纸卷和昏暗的烛光。作者对**记谱法的发展**的阐述细致入微，特别是对**纽姆记谱法**如何逐渐精确化的描述，展现了知识积累的艰辛历程。这本书的语言充满了一种古典的庄重感和对美的执着追求，它让我意识到，我们今天习以为常的音乐结构，在那个时代是多么神圣而具有革命性的探索。它是一次对“听觉经验”的深度溯源。

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这是一本精彩绝伦的**军事历史**著作，它聚焦于一个常常被主流叙事忽略的战场——**后勤补给线**。作者以极其扎实的**档案研究**为基础，揭示了战争的胜负往往不在于前线的英勇冲锋，而在于后方那些看不见的火车、卡车和仓库管理者。本书的核心论点是“**熵增定律在军事行动中的体现**”，即战争的复杂性会随着时间的推移而不可避免地增加，而对这种复杂性的管理能力，决定了最终的成败。书中详细分析了拿破仑战争和二战期间，不同国家在物资调配、疾病控制、甚至军粮口味标准化方面的巨大差异。例如，作者花了大量篇幅描述一战时期的**马匹疾病**如何成为影响战局的关键变量，这绝对是颠覆性的视角。行文风格兼具历史学家的严谨和侦探小说般的紧张感，尤其是在描述关键物资短缺如何引发链式反应时，那种“一招不慎，满盘皆输”的紧迫感跃然纸上。这本书的地图绘制和数据可视化也非常出色，让那些抽象的数字和线索变得具体可感。它重新定义了“战略”的含义，将后勤提升到了与战术同等重要的地位。

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