Civil Engineering Hydraulics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Marriott, Martin

出品人:

页数:424

译者:

出版时间:2009-7

价格:398.00元

装帧:

isbn号码:9781405161954

丛书系列:

图书标签:

• 土木工程
• 水力学
• 流体力学
• 水文
• 水利工程
• 管道水力
• 明渠水力
• 水力计算
• 工程流体
• 水资源

《Civil Engineering Hydraulics》：一本关于水力学在土木工程中应用的书籍 《Civil Engineering Hydraulics》是一本深入探讨流体力学原理及其在土木工程各个领域实际应用的权威著作。本书旨在为土木工程师、研究生以及所有对水力学在城市规划、基础设施建设和环境保护中扮演的关键角色感兴趣的专业人士提供全面的知识体系。本书的叙述风格清晰、逻辑严谨，通过丰富的理论讲解、详实的工程案例和精选的习题，帮助读者建立扎实的理论基础，并能够灵活运用所学知识解决实际工程问题。 本书内容梗概： 本书的内容围绕着流体力学在土木工程中的核心应用展开，主要涵盖以下几个方面： 第一部分：流体力学基础理论 流体性质与描述： 本章首先介绍了流体的基本概念，包括密度、粘度、表面张力、可压缩性等关键物理性质。在此基础上，本书详细阐述了描述流体运动的两种主要方法：拉格朗日方法（Lagrangian approach）和欧拉方法（Eulerian approach）。欧拉方法尤其受到重视，因为它更便于从空间坐标的角度分析流体场。此外，还引入了流体微团的概念，为后续的连续性方程和动量方程推导奠定基础。 流体静力学： 深入探讨了静止流体的力学行为。本章详细讲解了压强随深度的变化规律，并引入了压强计、测压管水头等概念，用于测量和分析静止流体中的压强。本书重点分析了作用在平面和曲面上的静止流体力的计算方法，包括合力的方向、大小和作用点。此外，还讨论了浮力、阿基米德原理及其在浮体稳定性和沉箱设计中的应用。浮标、船体设计以及水闸等结构受力的分析都离不开流体静力学的原理。 流体动力学基础： 本部分是本书的核心内容之一，着重介绍流体在运动时的力学规律。本书首先从伯努利方程（Bernoulli's equation）的推导和应用入手，该方程描述了理想不可压缩流体在稳定流动的过程中，能量在压力能、动能和位能之间的转换关系。虽然伯努利方程适用于理想流体，但本书也详细讨论了实际流动中由于粘性效应引起的能量损失，并引入了能量方程，将这些损失纳入计算。此外，还介绍了流量、流速、流线、迹线和涡线等基本概念，以及连续性方程（Continuity equation），它表达了质量守恒在流体流动中的应用，即在稳态流动中，流入同一控制体的流体质量率等于流出控制体的流体质量率。 粘性流体流动： 现实中的流体都具有粘性，因此本书花费大量篇幅探讨粘性流体的流动特性。本章详细分析了层流（laminar flow）和紊流（turbulent flow）的区别，并介绍了判别流态的雷诺数（Reynolds number）。本书深入讲解了粘性流体在管道中的流动，包括层流和紊流的压强损失计算，引入了达西-韦斯巴赫公式（Darcy-Weisbach equation）以及摩擦系数的概念。此外，还探讨了局部阻力（minor losses），如阀门、弯头、收缩管和扩张管等引起的附加压强损失，并提供了相应的计算方法。 第二部分：流体在工程中的具体应用 开放渠道流： 开放渠道流是土木工程中极为常见的流动形式，本书对其进行了深入的分析。本章详细介绍了均匀流（uniform flow）的概念，以及曼宁公式（Manning's formula）在计算渠道流速和流量中的应用。此外，还深入探讨了非均匀流（non-uniform flow），包括缓流（subcritical flow）和急流（supercritical flow）的概念，以及它们之间的过渡——临界流（critical flow）。本书重点讲解了明渠水力学中的关键概念，如水力坡度、渠道坡度、水面坡度以及能量特性曲线和动量特性曲线，这些曲线对于分析渠道断面变化、设计水工建筑物（如堰、跌水）以及研究洪水传播具有至关重要的作用。本书还特别关注了水跃（hydraulic jump）现象，详细分析了其形成机理、能量消散作用以及在工程中的应用，例如在消能建筑物的设计中。 地下水流： 地下水在土木工程中扮演着重要角色，尤其是在基础工程、水文地质勘探和地下工程建设中。本书系统地介绍了地下水流的基本理论，包括达西定律（Darcy's Law）及其在饱和多孔介质中渗透量的计算。本章详细阐述了地下水位、渗透系数、水力梯度等关键参数，并介绍了地下水流的测定方法。此外，本书还讨论了地下水对工程结构（如大坝、隧道、基坑）的影响，以及相关的防护措施，例如截水墙、排水系统和防渗处理。经典的地下水流模型，如稳定流和非稳定流的解析和数值方法，也得到了详细的介绍。 水泵与水轮机： 水泵和水轮机是水力机械的重要组成部分，它们在供水、排水、发电等领域有着广泛的应用。本书详细讲解了水泵的工作原理，包括离心泵和轴流泵等主要类型。本章重点分析了水泵的性能曲线、效率曲线以及装置特性曲线，并介绍了水泵的选择、安装和运行中的注意事项。对于水轮机，本书介绍了水轮机的主要类型，如水轮机、混流式水轮机和斜击式水轮机，以及它们在水力发电中的应用。本章还讲解了水轮机的效率、特性曲线以及与水力发电厂整体设计的配合。 水工建筑物设计： 本部分将前面所学的流体力学原理应用于具体的水工建筑物设计。本书详细介绍了各种类型水工建筑物的水力学设计问题，包括水坝（如重力坝、拱坝）、溢洪道、闸门、渠道、水工隧洞以及取水建筑物等。本书分析了水流在这些建筑物中的行为，例如绕坝流、消能、扬沙以及压力分布等。例如，在溢洪道设计中，本书会讨论流量计算、流态分析、能量消散设计以及防冲槽的布置。对于闸门，会涉及其启闭力计算、水力学稳定性分析以及泄流过程的模拟。 第三部分：进阶与现代应用 水力学数值模拟： 随着计算机技术的发展，数值模拟已成为解决复杂水力学问题的强大工具。本书介绍了计算流体力学（CFD）的基本概念和常用数值方法，如有限差分法（Finite Difference Method）、有限体积法（Finite Volume Method）和有限元法（Finite Element Method）。本章将指导读者如何利用CFD软件对各种工程问题进行建模和仿真，例如河流洪水模拟、污染物扩散分析、地下水流场预测以及水工建筑物的水力特性分析。通过具体的案例研究，读者将了解数值模拟在优化设计、风险评估和工程决策中的价值。 水土保持与环境水力学： 本部分关注水力学在环境保护和可持续发展中的应用。本书探讨了水土流失的机理，介绍了防止水土流失的工程措施，如梯田、挡土墙和植被覆盖等。此外，还深入研究了河流和海岸带的动力学过程，例如泥沙输运、河道演变、海岸侵蚀和淤积等，并介绍了相关的防护和修复技术。环境水力学还包括水体污染物的扩散和迁移模拟，以及水质模型在水体保护中的应用。 本书的特点： 理论与实践相结合： 本书在讲解理论知识的同时，紧密结合土木工程的实际应用，通过大量的工程案例，帮助读者理解理论在实践中的运用。 内容全面深入： 涵盖了土木工程水力学的主要分支，从基础理论到具体应用，再到现代数值模拟方法，力求为读者提供一个完整的知识体系。 图文并茂，讲解清晰： 配以大量的图表、示意图和照片，使得抽象的理论概念更加直观易懂。语言表述清晰流畅，逻辑性强。 例题丰富，习题精炼： 每章都配有精心设计的例题，演示了理论的应用方法。同时，每章结尾的习题，有助于读者巩固所学知识，检验学习效果。 《Civil Engineering Hydraulics》是一本不可多得的专业参考书，它能够帮助土木工程师在项目设计、施工和管理过程中，更准确地评估和控制与水相关的风险，优化工程方案，并最终提升工程的安全性和经济性。本书不仅是一本知识的宝库，更是一扇通往水力学世界的大门，引导读者深入探索水的奥秘，并将其应用于造福人类的工程实践之中。

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