An Introduction to Fluid Mechanics and Transport Phenomena pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Hauke, G.

出品人:

页数:296

译者:

出版时间:

价格:169

装帧:

isbn号码:9781402085369

丛书系列:

图书标签:

• 流体力学
• 输运现象
• 流体传输
• 传热
• 传质
• 工程流体
• 热力学
• 物理
• 应用数学
• 化工工程

流体力学与输运现象导论 内容概要 本书旨在为工程、物理和应用数学等领域的学生提供一个全面而深入的流体力学与输运现象基础。全书结构严谨，从最基本的守恒定律出发，逐步过渡到复杂的实际问题求解，并兼顾理论推导与工程应用。 第一部分：流体力学基础 本部分聚焦于流体的宏观行为和基本动力学原理。 第一章：流体力学概论与流体基本性质 本章首先确立了流体力学的基本概念框架，阐明了其在工程和科学中的重要性。随后，详细介绍了流体的分类（牛顿流体与非牛顿流体），重点分析了流体静力学的基础——压力、压强梯度、浮力以及流体静力平衡方程的推导与应用，包括在各种几何形状容器中的压力分布计算。关键的流体性质，如密度、比重、粘度（动粘度与运动粘度）被精确定义和量化，讨论了温度和压力对这些性质的影响。本章还引入了表面张力和毛细现象的物理本质及其在微尺度流动中的作用。 第二章：流体运动学 运动学研究流体的描述方法，独立于作用在其上的力。本章详细阐述了描述流体运动的两种主要参考系：拉格朗日描述和欧拉描述。通过引入流线（Streamlines）、迹线（Pathlines）和时间线（Streaklines）的概念，清晰地区分了它们之间的差异和联系。速度场和加速度场的数学描述是本章的核心，重点讲解了物质导数（Material Derivative）的物理意义，它是连接流体微团随时间变化的宏观观测的关键工具。本章还深入探讨了流场的分类，如均匀流、定常流、不可压缩流以及涡度（Vorticity）和应变率（Strain Rate）的定义，为后续的动力学分析奠定数学基础。 第三章：流体动力学——守恒定律 本章是流体动力学的核心，基于物理学的基本守恒律建立控制方程。首先，详细推导了连续性方程（质量守恒定律），在直角坐标系、柱坐标系和球坐标系下分别给出其微分形式。随后，引入了动量守恒定律，即著名的纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes Equations）。本章将详细展示牛顿第二定律在流体微团上的应用，推导出考虑粘性力和压力的完整方程组。对于不可压缩牛顿流体，方程组的具体形式及其简化条件被仔细讨论。此外，动量方程在积分形式下的应用，如动量积分方程（Integral Momentum Equation），也被引入，用于处理边界层分离、射流分析等工程问题。 第四章：特定流场分析与简化模型 本章将前述的守恒方程应用于一些简化但具有广泛实际意义的流场。首先讨论了理想流体假设下的欧拉方程，并推导了伯努利方程（Bernoulli’s Equation），阐明了其适用条件和局限性。随后，重点分析了粘性流动的核心现象：层流与湍流。通过雷诺数（Reynolds Number）的引入，系统性地阐述了流态转变的判据。层流部分，详细分析了泊肃叶流（Poiseuille Flow，管内流）和库艾特流（Couette Flow，平板间剪切流）的精确解。湍流部分，则侧重于湍流的统计特性、雷诺应力（Reynolds Stresses）的概念、时均化方程的建立及其在工程中的简化处理方法，如对数律速度分布。 第二部分：输运现象基础 本部分将视野从单纯的流体力学扩展到能量和物质的输运过程，将流体运动与热传导、扩散现象相结合。 第五章：能量传递与热输运 本章将流体力学与热力学、热传导理论相结合。首先回顾了热力学第一定律在流体系统中的应用，并引入了能量守恒方程，详细推导了包含对流、热传导和粘性耗散项的能量方程。热传导部分，复习了傅里叶定律，并分析了稳态和非稳态导热问题。在对流换热方面，本章重点讨论了无量纲数（如普朗特数Prandtl Number）的作用，并介绍了边界层理论中热边界层的概念，讨论了平板流和圆管流中的努塞尔数（Nusselt Number）的确定。 第六章：物质输运与扩散 本章专门处理物质在流体中的传输问题。首先，基于菲克第一定律（Fick’s First Law），建立了扩散通量的基本关系。随后，区分了动量扩散（即粘性）、热扩散（即热传导）和质量扩散，强调了它们在数学形式上的相似性。本章的核心是菲克第二定律（扩散方程）的建立和求解，涵盖了一维稳态和非稳态扩散问题。此外，还讨论了对流-扩散方程，即物质输运的完整描述，其中物质输运受到流体速度场（对流项）和浓度梯度（扩散项）的共同影响。本章还简要介绍了化学反应或相变在输运过程中的作用。 第七章：耦合现象与应用实例 本章旨在将前六章的理论知识应用于更复杂的、多物理场耦合的问题。重点探讨了流固耦合（如结构在流体中的振动响应）、流热耦合（如烟囱效应、自然对流）以及流体-化学耦合（如污染物迁移）。通过详细的案例分析，如换热器中的流体流动与热传递、多孔介质中的渗流与扩散，展示如何选择合适的模型（如达西定律、布辛涅斯克近似）来简化和求解实际工程中的复杂输运问题。 全书特色 本书的特点在于其逻辑的严密性和覆盖面的广阔性。它不仅提供了从基本流体静力学到复杂湍流模型的完整链条，还将流体动力学与能量和质量的输运现象紧密地结合起来，形成了一个统一的理论框架。大量的推导过程清晰可见，旨在帮助读者真正理解控制方程的物理来源，而非仅仅记忆公式。专业术语的定义精确，图示丰富，适合作为高年级本科生或初级研究生课程的教材，亦可作为研究人员的案头参考书。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆