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出版者:

作者:Russell, Fraser T. W./ Robinson, Anne Skaja/ Wagner, Norman J.

出品人:

页数:404

译者:

出版时间:2008-3

价格:$ 144.64

装帧:

isbn号码:9780521886703

丛书系列:

图书标签:

• 传热学
• 传质学
• 质量传递
• 热量传递
• 流体力学
• 化学工程
• 化工原理
• 传热传质
• 工程热力学
• 热交换器

好的，下面是为您量身定制的图书简介，该书名为《流体力学基础与应用》。 --- 图书名称：《流体力学基础与应用》 作者： [此处可留空或填写虚构作者名] 装帧形式： 精装/平装（根据实际情况选择） 页数： 约800页 定价： [此处填写虚构定价] --- 图书简介：流体力学基础与应用 聚焦运动中的物质世界：从理论基石到前沿工程实践 《流体力学基础与应用》是一部全面深入、结构严谨的专业教科书与参考手册，旨在为工程技术人员、科研人员以及高等院校相关专业的师生提供一个理解和掌握流体运动规律的权威平台。本书摒弃了对特定传热传质过程的详述，而是将全部篇幅聚焦于流体的宏观运动、微观动力学特性、控制方程的推导与求解，以及这些原理在实际工程问题中的经典与创新性应用。 本书的深度与广度，使其超越了传统入门教材的范畴，成为一部能够支撑复杂工程分析的实用工具书。 第一部分：流体力学的理论基石（Fundamental Theories of Fluid Mechanics） 本部分奠定了全书的理论框架，确保读者对流体作为一种连续介质的特性有深刻的认识。 第一章：流体、流场与基本概念的界定 本章详细界定了流体的物理属性，包括密度、比重、粘度（牛顿流体与非牛顿流体）、表面张力以及可压缩性。重点探讨了流场描述的两种基本方法——拉格朗日观点与欧拉观点，并引入了物质导数（随体导数）的概念，这是理解流体动力学控制方程的逻辑起点。内容细致区分了流线、迹线和流迹的物理意义差异，为后续的矢量分析打下坚实基础。 第二章：流体静力学与浮力 本章专注于静止流体的分析。内容覆盖静水压力分布的推导（包括压力梯度与重力场的平衡）、基本平衡方程（欧拉方程的静止形式），以及帕斯卡定律的应用。深入探讨了浮力、浮心、稳性问题，并详细分析了曲面上的总压力与合力计算，为潜水器设计和船舶稳性分析提供精确的数学工具。 第三章：流体运动的控制方程 这是本书的核心理论章节。我们严格、系统地推导了描述流体运动的三个基本守恒定律在流体中的微分形式： 1. 质量守恒定律（连续性方程）： 从物质导数的定义出发，推导出笛卡尔坐标系下的连续性方程，并探讨了其在不可压缩流体和可压缩流体中的简化形式。 2. 动量守恒定律（纳维-斯托克斯方程）： 详细推导了牛顿第二定律在流体微元上的应用，完整呈现了包含粘性应力项的纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes Equations）。本章同时分析了理想流体运动的欧拉方程，并讨论了动量积分法的应用前提。 3. 能量守恒定律（热力学第一定律在流体中的表达）： 侧重于流体运动过程中的能量传递与转化，特别是压力功、粘性耗散与内能变化的关系，为后续的流动机理分析提供能量视角。 第四章：理想流体运动分析 在假设流体无粘性（$mu=0$）的理想条件下，本章深入研究欧拉方程的积分形式。重点内容包括：伯努利方程（Bernoulli Equation）的严格推导、其适用范围的限制，以及涡旋理论的基础——开尔文涡旋定理（Kelvin’s Circulation Theorem），探讨了流体环量随时间的变化率，揭示了无粘性流体中涡度的产生与演化机制。 第二部分：粘性流体分析与流动现象（Viscous Flow Analysis and Phenomena） 本部分将理论分析聚焦于粘性效应显著或流场结构复杂的现实问题。 第五章：层流与湍流基础 本章区分了层流（Laminar Flow）与湍流（Turbulent Flow）的本质区别。通过雷诺数（Reynolds Number, Re）的物理意义和临界值的确定，系统阐述了流动失稳的机制。重点分析了泊肃叶流（Poiseuille Flow）和库埃特流（Couette Flow）等经典层流算例的精确解，并引入了湍流的基本统计描述，如湍流脉动速度、雷诺应力（Reynolds Stresses）的概念。 第六章：边界层理论与阻力分析 边界层理论是理解流体与固体表面相互作用的关键。本章从普朗特（Prandtl）的理论出发，详细讨论了边界层的形成、厚度演化。内容涵盖了对平板上的流动机动（Blasius解的定性描述）以及动量积分法在边界层厚度预测中的应用。此外，本章深入分析了摩擦阻力（Skin Friction Drag）的产生机理，以及压差阻力（Form Drag）与分离流动的关系，探讨了流线分离对物体周围流场和阻力的决定性影响。 第七章：可压缩流体动力学导论 本章将流体可压缩性引入分析体系。核心内容是等熵流动（Isentropic Flow）的理论，包括声速、马赫数（Mach Number）的定义与意义。重点分析了等熵膨胀与压缩过程中压力、温度和速度的相互关系。随后，引入了激波（Shock Waves）的概念，详细推导了正激波的立-阿（Prandtl-Meyer）关系，用于分析超音速流过拐角或遇到障碍物时的不连续性现象。 第三部分：工程中的经典流体系统应用（Applied Fluid Systems in Engineering） 本书的第三部分将理论知识应用于具体的工程系统，展示了流体力学在解决实际工程挑战中的强大能力。 第八章：管道中的流动 本章专注于工程中最常见的输运系统——管道流动。内容包括：全面流阻系数（Darcy-Weisbach公式）的推导，局部阻力（如阀门、弯头）的当量长度法分析。重点讨论了管道网络中的流量分配问题、泵与系统的匹配，以及压力损失的精确计算方法。对于复杂的非圆形管道，系统介绍了水力半径的概念和应用。 第九章：明渠流动与水力设计 本章探讨了水面与大气相连的流动现象。详细分析了均匀流、非均匀流的概念。核心内容包括：谢才（Chezy）公式和曼宁（Manning）公式的背景与应用，以及明渠中的临界流理论（Critical Flow）的判断与计算，这对于防洪设计、渠道设计至关重要。此外，还涉及堰流和水跃（Hydraulic Jump）的能量耗散分析。 第十章：流动测量技术与实验方法 本章回顾了流体力学研究中不可或缺的实验工具。详细介绍了如何精确测量流体的速度、压力和流量。内容涵盖皮托管（Pitot Tube）的原理与误差分析、压差流量计（如文丘里管、孔板流量计）的标定与应用、以及先进的非接触式测量方法，如粒子图像测速技术（PIV）的基本原理和数据处理流程。 --- 本书特色与优势： 1. 理论的严谨性与完整性： 对纳维-斯托克斯方程的推导过程进行了详尽的几何和物理论证，确保了读者对“为什么是这个方程”有深刻的理解，而非简单的公式记忆。 2. 聚焦于“运动”本身： 本书明确将关注点放在流体的动理学、动力学行为和控制方程的应用上，避免了与相变、热量、物质扩散等跨学科内容的冗余交叉。 3. 高度的工程可操作性： 在每一章节的末尾，均配有大量结合工程背景的例题与习题，旨在训练读者将抽象的微分方程转化为解决实际工程问题的计算模型的能力。 4. 深度覆盖专业领域： 包含对边界层分离、激波分析等中高级主题的深入探讨，满足了航空航天、水利工程、机械设计等领域对高阶流体力学知识的需求。 《流体力学基础与应用》不仅是一本教材，更是一个深入理解流体世界底层逻辑的思维工具，是所有致力于在复杂流动环境中进行设计与创新的工程师和科学家的必备参考书。

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