计算流体力学（上力学） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:262

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出版时间:2011-12

价格:32.00元

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isbn号码:9787564054564

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好的，这是一份针对一本名为《计算流体力学（上力学）》的图书的详细简介，内容聚焦于流体力学领域的前沿理论与工程应用，但不涉及计算流体力学（CFD）的具体方法、数值算法或软件实现，重点放在理论基础和经典力学原理上。 --- 图书简介：流体力学：经典理论与工程基础 书名：流体力学：经典理论与工程基础 引言 流体力学是现代工程科学的基石之一，它深刻地描述了流体（液体和气体）在静止或运动状态下的行为规律。本书旨在为读者提供一个扎实、系统的流体力学理论框架，重点阐述支配流体运动的基本物理定律、分析方法以及关键的工程应用场景。本书避开了计算建模和数值模拟的范畴，专注于解析方法、实验技术以及基于守恒定律的理论推导，为深入理解流体现象的本质提供坚实的理论支撑。 第一部分：流体运动的基本概念与描述 本部分构建了理解流体现象所需的数学和物理基础。我们将从流体物质的宏观特性入手，深入探讨流体的基本物性参数，如密度、粘度、表面张力等，并区分牛顿流体与非牛顿流体。 1.1 流体运动的描述方法 我们将详细比较和阐述拉格朗日（Lagrangian）描述与欧拉（Eulerian）描述这两种描述流体运动的核心视角。通过对流场的空间和时间导数的分析，建立起速度场、加速度场以及位移场的数学表述。重点探讨了流线、迹线和涡线等概念的几何意义及其物理内涵。 1.2 连续性假设与控制体积分析 流体力学分析的核心在于物质守恒。本章深入探讨了连续性假设在宏观分析中的重要性。我们将通过严格的控制体（Control Volume）分析方法，导出流体质量守恒方程——著名的连续性方程。这一推导过程将完全基于积分形式的守恒定律，强调质量在任意选定空间区域内的积累率与穿过边界的净流量之间的关系。 1.3 动量守恒与欧拉方程 动量守恒是描述流体受力平衡与运动变化关系的关键。本书将严格推导基于欧拉坐标系的欧拉运动方程（Eulerian Equations），该方程描述了无粘性、不可压缩流体的运动。我们将深入分析压力梯度力、体积力（如重力）对流体加速度的影响，并利用矢量分析探讨旋涡运动的特征。 1.4 粘性流体与纳维-斯托克斯方程的理论基础 对于实际工程问题中普遍存在的粘性效应，本部分将引入牛顿内摩擦定律，建立描述粘性应力的本构关系。在此基础上，我们将推导出描述粘性流体运动的普适性方程——纳维-斯托克斯（Navier-Stokes）方程的微分形式。我们将侧重于方程的物理意义解释，而非其数值求解。对于不可压缩流体，方程组的结构和简化将得到详尽讨论。 第二部分：流体力学中的守恒定律与分析工具 本部分将流体力学理论扩展到能量、角动量等其他重要守恒定律的应用，并引入重要的相似性原理。 2.1 能量守恒与热力学在流体中的应用 流体系统的热力学性质至关重要。本章将导出流体控制体的能量守恒方程（第一定律在流体中的体现），考察了热传导、粘性耗散（焦耳热）和压力功在能量平衡中的作用。对于等熵流、等温流的特性，以及热力学过程对流体性质的影响，将进行深入探讨。 2.2 涡度动力学与环量定理 涡度（Vorticity）是描述流体局部旋转特性的重要矢量。本节将详细分析涡度输运方程，揭示粘性（扩散）和非线性对流（拉伸与扭曲）如何改变流场中的旋转结构。重点介绍开尔文涡度定理（Kelvin's Circulation Theorem），阐释在保守力场和等熵流中，环量随时间变化的规律，这是理解潜在流和无粘流场的关键。 2.3 相似性分析与无量纲参数 在实验流体力学和工程缩尺建模中，无量纲分析是核心工具。本章将系统介绍雷诺数（Reynolds Number）在区分粘性主导与惯性主导流动中的决定性作用。此外，还将讨论马赫数（Mach Number）在可压缩流中的意义，以及其他重要的无量纲参数（如弗劳德数、韦伯数）在特定物理场景下的应用，指导实验设计和理论类比。 第三部分：经典流场分析与工程应用 本部分将应用前述理论，重点解决一系列具有解析解或经典实验验证的代表性流动问题。 3.1 势流理论与达西-伯努利原理 对于低粘性流体，势流理论提供了一种强大的解析工具。我们将利用拉普拉斯方程来描述速度势和流函数，解析二维流动的叠加原理。在此基础上，严格推导著名的伯努利方程（Bernoulli's Equation），讨论其适用条件（如沿流线、等熵过程），并将其应用于简单的管道流动和机翼翼型升力的定性分析。 3.2 边界层理论的定性描述 边界层理论是连接无粘流（外部流）与粘性流（壁面附近）的桥梁。本章不涉及复杂的边界层数值求解，而是侧重于普朗特（Prandtl）边界层概念的建立，解释粘性作用如何局域化在固体壁面附近。我们将讨论阻力的物理来源——摩擦阻力与压差阻力的分离，并定性分析边界层分离的现象及其对物体绕流的影响。 3.3 管道中完全发展流动 针对工程中最常见的内部流动问题，我们将详细分析圆管和非圆截面管道中的完全发展层流（Laminar Flow）。通过求解简化后的纳维-斯托克斯方程，推导出泊肃叶流（Poiseuille Flow）的精确速度分布，并计算沿程压力损失和摩擦因子，这些经典结果是所有管道工程设计的基础。 3.4 实验流体力学基础 为了验证和补充理论分析，本部分将对经典流体力学实验技术进行概述。内容包括压力测量（皮托管、静压孔）、速度测量（烟点法、示踪粒子法）以及阻力扭矩测量原理。重点在于如何通过这些实验手段来获取流场的宏观响应和关键物理量，验证解析模型的预测。 总结 本书的编写宗旨是夯实读者对流体运动物理机制和理论原理的掌握。通过对经典守恒定律的严格推导和对关键解析解的深入剖析，读者将能够建立起对流体力学现象的直观认识和严谨的分析能力，为未来在任何流体力学细分领域（包括但不限于计算流体力学、实验流体力学或空气动力学）的学习和研究打下不可动摇的理论基石。

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这本书的封面设计真是相当出彩，那种深邃的蓝色和流动的线条，一下子就抓住了我的眼球。我一直对那些能描绘出肉眼不可见的世界的书籍充满好奇，而《计算流体力学》这个名字，在我看来，就带着一种神秘而强大的力量。虽然我对其中具体涉及的算法和数学模型知之甚少，但光是想象着如何通过计算机去模拟风的轨迹、水的漩涡，甚至星际尘埃的运动，就足以让我心潮澎湃。这让我想起小时候看的科幻电影，里面那些高科技的模拟场景，总是让我惊叹不已。我常常会想，如果我能像书中的科学家那样，掌握这样的能力，那该是多么令人兴奋的事情。我希望这本书能带我进入那个充满想象力的世界，让我对我们周围的世界有更深的理解，哪怕只是从最宏观的视角出发。我尤其期待书中能够展现一些非常震撼的模拟结果，比如龙卷风形成的过程，或者飞机在空中翱翔的受力分析，这些都能极大地满足我的好奇心。

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读完这本书，我最大的感受是，它所描绘的领域远比我想象的要广阔和深刻。虽然我并非专业人士，对于其中大量的专业术语和公式感到有些挑战，但作者的叙述方式，尤其是开篇部分，为我打开了一扇通往全新认知的大门。它不仅仅是关于“计算”和“流体”，更是一种对自然界基本规律的探索和理解。我开始意识到，我们习以为常的许多现象，比如气象变化、交通拥堵，甚至人体内的血液流动，背后都隐藏着复杂的物理原理，而计算流体力学正是破解这些奥秘的有力工具。这本书让我对科学家们如何利用抽象的数学语言来描述和预测现实世界产生了深深的敬意。我设想，这本书中的内容，或许能帮助我更好地理解新闻里播报的天气预报，或者在乘坐飞机时，对飞机的设计有更直观的感受。它像是一本“操作手册”，教我们如何“看穿”世界表象下的本质。

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尽管我不是这个领域的专家，但阅读这本书的过程，就像是在经历一场智力探险。作者在介绍一些核心概念时，运用了很多生动的类比，让我即使在面对复杂的数学方程时，也能捕捉到其中蕴含的物理意义。我开始思考，原来流体力学并非只是一门学科，它更是一种思维方式，一种分析问题、解决问题的方法论。它教会我们如何将一个宏大的、看似难以捉摸的现象，分解成一系列可计算、可预测的单元。我希望这本书能让我明白，为什么在科学研究中，如此强调“数值模拟”的重要性。它不仅仅是理论的延伸，更是连接理论与实践的桥梁。我设想，未来在面临一些复杂工程问题时，我是否也能运用书中学的思路，去尝试理解和分析。

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拿到这本书的那一刻，我就被它厚实的纸张和精美的排版所吸引。书中的插图和图表，虽然我不能完全理解其精确的含义，但它们无疑为枯燥的理论增添了许多生动性。我尤其喜欢那些色彩鲜艳、线条流畅的流场可视化图，它们仿佛将那些无形的气流和液体“具象化”了，让原本抽象的概念变得触手可及。我希望这本书能够让我对“模拟”这个词有更深刻的理解，它不是凭空捏造，而是基于严谨的科学原理。我常常会联想到那些大型的工程项目，比如桥梁的抗风设计，或者赛车的空气动力学优化，这些背后都离不开计算流体力学。这本书或许能让我窥见这些精密设计背后的逻辑，感受科学的力量如何影响着我们生活的方方面面，从最微小的细节到最宏伟的工程。

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这本书给我的感觉，是一种对未知领域探索的极致追求。从物理学的基本定律出发，到利用强大的计算能力去模拟出前所未有的现象，这整个过程充满了科学的浪漫主义色彩。我虽然对具体的计算方法和算法细节没有深入研究，但能够感受到作者在字里行间流露出的对科学的敬畏和热爱。它让我意识到，人类的智慧能够突破感官的局限，去探索那些肉眼无法触及的微观世界和宏观宇宙。我希望这本书能够激发我更广泛的科学兴趣，不仅仅局限于计算流体力学本身，而是能够触类旁通，去了解其他科学领域是如何利用相似的科学精神和方法论来推动人类进步的。它就像是一扇窗，让我看到了科学前沿的无限可能。

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