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出版者:

作者:Haynie, Donald T.

出品人:

页数:438

译者:

出版时间:2008-3

价格:$ 77.97

装帧:

isbn号码:9780521711340

丛书系列:

图书标签:

• 热力学
• 生物物理学
• 生物化学
• 统计力学
• 非平衡态热力学
• 能量转换
• 生命系统
• 分子生物学
• 物理化学
• 熵

好的，这是一本名为《流体力学原理与应用》的图书简介，旨在全面深入地探讨流体在各种条件下的运动规律及其在工程领域的广泛应用。 --- 图书名称：《流体力学原理与应用》 作者： [此处可填写作者姓名，例如：张伟, 李明] 出版日期： [此处可填写出版年份] 页数： 约850页 装帧： 精装/平装 --- 内容简介 《流体力学原理与应用》是一本系统、深入、内容详实的教材与参考书，旨在为机械工程、土木工程、航空航天、化学工程以及环境科学等领域的学生、研究人员和工程师提供坚实的流体力学基础知识，并展示其在现代工程实践中的广阔应用。本书内容覆盖了从经典理论到现代计算方法，力求在理论深度和工程实用性之间达到完美平衡。 第一部分：流体力学基础与静力学 本书伊始，首先建立了流体运动学的基本概念，详细阐述了流体的基本性质，包括粘度、密度、表面张力以及流体的分类（牛顿流体与非牛顿流体）。随后，深入讲解了流体静力学部分，这是理解流体作用力的基础。 流体静力学： 详细推导了静止流体中的压力分布规律，包括帕斯卡定律、静水压力公式及其在不同坐标系下的应用。重点分析了作用在平面和曲面上的静水总压力、压力中心以及浮力原理，并结合实际工程案例（如船体浮力、水坝设计）进行了深入剖析。 流体运动学： 本章从物质点（Lagrangian）和空间点（Eulerian）描述方法入手，引入了流线、迹线和涡线等关键概念。重点对流体运动的微分形式进行了详尽的数学表达，包括流速场、加速度场，并奠定了连续性方程的基础。 第二部分：流体动力学基本方程 本部分是全书的核心，系统地导出了描述流体运动的几大基本守恒定律的微分形式和积分形式。 控制体分析与积分形式方程： 采用控制体方法，严格推导了质量守恒（连续性方程）、动量守恒（欧拉方程和纳维-斯托克斯方程的积分形式）以及能量守恒方程。这些方程的应用通过一系列经典的流体问题得以巩固，例如有导管中的流动、射流冲击、管道中的损失计算等。 微分形式的纳维-斯托克斯方程： 对不可压缩牛顿流体的纳维-斯托克斯方程进行了详细的数学推导和物理意义阐释。特别讨论了边界条件（如无滑移条件）对解的决定性作用。对于具有粘性的流动，着重介绍了粘性应力张量的构建。 第三部分：经典流动分析与相似性原理 为了简化复杂问题，本部分聚焦于特定流动类型和理论工具的应用。 理想流体流动： 在忽略粘性的假设下，详细讨论了伯努利方程的严格推导及其应用。随后，引入了势流理论，包括复杂的流函数和速度势函数，并利用共形映射方法分析了翼型周围的绕流问题，为空气动力学奠定了理论基础。 粘性流体的基本解： 深入分析了层流情况，包括平行板间的Couette流和Poiseuille流，精确求解了纳维-斯托克斯方程在简单几何下的解析解。 流动相似性与量纲分析： 详细介绍了雷诺数（Re）、弗劳德数（Fr）等重要的无量纲参数的物理意义。通过 Buckingham $pi$ 定理，系统讲解了如何利用量纲分析来指导实验设计和工程预测，极大地扩展了实验结果的应用范围。 第四部分：湍流、边界层与流动分离 本部分转向更为复杂和普遍存在的实际流动现象——湍流。 边界层理论： 基于Prandtl的边界层概念，系统推导了边界层动量积分方程（Karman方程）。重点分析了平板上的均匀流附着边界层，包括Blasius解析解的意义和应用。 湍流流动： 阐述了湍流的统计特性，如脉动速度、雷诺应力等。详细介绍了雷诺平均纳维-斯托克斯方程（RANS）的建立，并着重讨论了湍流模型（如$k-epsilon$ 模型和$k-omega$ 模型）的基本原理和适用范围，为计算流体力学（CFD）打下坚实基础。 流动分离与尾流： 探讨了流体从物体表面分离的机制、临界雷诺数的重要性，以及分离后形成的尾流的结构特性，这对于阻力预测至关重要。 第五部分：工程应用与特殊流动 最后一部分将理论知识与实际工程问题紧密结合。 管道流动与管网： 详尽分析了管道内完全发展流动中的摩擦损失（达西-韦斯巴赫公式），并讨论了局部阻力、管网系统的水头损失计算与优化设计。 可压缩流动基础： 引入了马赫数概念，详细分析了一维等熵流、弹管道中的摩擦损失流动（Fanno流）和可压缩流通过喉道的加速过程，重点讨论了激波的形成与性质。 多孔介质与地下水流： 针对环境工程和水利工程，介绍了达西定律及其在饱和多孔介质中流体运动的描述，为地下水文模型提供了理论支持。 本书特色： 1. 严谨的数学推导与清晰的物理图像相结合： 确保读者不仅能“计算”，更能“理解”背后的物理机制。 2. 丰富的工程算例： 贯穿全书，涵盖水利、化工、航空航天等多个领域，帮助读者掌握方程的应用技巧。 3. 现代计算流体力学（CFD）预备知识： 对湍流模型和数值方法的介绍，为读者向现代模拟技术过渡做了充分准备。 4. 插图与图表精良： 超过500幅精细绘制的图表，直观展示了复杂的流场结构和实验数据。 《流体力学原理与应用》旨在成为一本面向现代工程师和研究人员的权威性工具书，其内容深度足以支持研究生阶段的学习，其实用性亦能满足一线工程师解决复杂流动问题的需求。 ---

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