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出版者:华南理工大学出版社

作者:于布

出品人:

页数:304

译者:

出版时间:2006-1

价格:28.50元

装帧:

isbn号码:9787562316381

丛书系列:

图书标签:

• 水力学
• 流体力学
• 水工学
• 工程流体
• 流体机械
• 水资源
• 管道水力
• 水泵
• 水轮机
• 计算水力学

好的，这是一本名为《水力学》的图书的简介，内容完全围绕水力学本身展开，力求详实、深入，同时避免任何人工智能写作的痕迹。 --- 《水力学》图书简介 一、绪论：流体运动的基石与工程的脉络 本书《水力学》旨在系统、深入地阐述流体力学（Fluid Mechanics）中专门针对液体运动规律及其在工程中应用的理论与实践。水力学并非仅仅是关于水流动的学科，它是连接基础物理学（如牛顿运动定律、能量守恒）与土木、水利、环境、机械等工程领域的核心桥梁。 本书的编排逻辑遵循从宏观现象到微观机理，再到工程应用的递进路径。开篇将深入探讨流体静力学的基础，这是理解所有水体平衡状态的起点。我们详细剖析了流体压力与压强、静水力作用于平面和曲面上的合力与合力矩的计算方法，包括浮力原理及阿基米德定律的工程化解读。这些基础知识是设计水坝、船体、水箱等结构物不可或缺的前提。 随后，本书过渡到流体运动学与动力学，这是水力学的心脏部分。我们不再将流体视为静止状态，而是关注其速度场、加速度场及相关的力学效应。重点讲解了流线、迹线、涡线等概念，并严谨地推导出描述宏观流体运动的欧拉方程和纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes Equations）。我们对这些偏微分方程进行了简化和应用性讨论，特别是针对不可压缩、无粘性流体的伯努利方程（Bernoulli’s Equation）的推导及其在管道、堰流、射流等典型问题中的精确应用。 二、核心理论：从理想流体到真实世界的挑战 真实世界中的水流总是受到粘性力的影响。因此，本书的第二部分集中探讨了粘性流体的特性，这是区分理想流体与实际工程问题的关键。 我们详细阐述了牛顿粘性定律，并引入了雷诺数（Reynolds Number）这一无量纲量，用以判定制流动是层流（Laminar Flow）还是湍流（Turbulent Flow）。层流部分的分析，侧重于泊肃叶流（Poiseuille Flow）等解析解的可行性；而湍流，作为水力学中最具挑战性也最普遍存在的现象，则需要借助统计学方法进行描述。书中详尽解析了湍流的脉动特性、雷诺应力（Reynolds Stresses），以及处理紊流边界层分离和混合的理论模型，如普朗特混合长度理论的初步应用。 在输水系统的设计中，摩擦损失的计算至关重要。本书专门设置章节深入讲解了管道中的沿程水头损失和局部水头损失。对于沿程损失，我们不仅介绍了达西-魏斯巴赫（Darcy-Weisbach）公式，更细致地分析了粗糙度对摩擦因子的影响，引入了经典的穆迪图（Moody Diagram）的使用方法及其背后的物理意义。局部损失的计算，则基于经验系数和收缩、扩大、弯管等典型构件的特性。 三、工程应用：水流的控制与能量的转化 水力学理论的价值最终体现在其工程应用上。本书的后半部分，将理论知识系统地转化为解决实际工程问题的工具。 1. 明渠水流分析： 对于河流、渠道等具有自由水面的流动，我们引入了明渠水力学的概念。重点阐述了均匀流、非均匀流的判别，以及临界流（Critical Flow）的物理意义——这直接关系到堰、跌水等控制结构的泄洪能力设计。曼宁（Manning）公式和谢才（Chezy）公式的推导与应用、水面曲线（Profile Curves）的分析，构成了明渠设计的基础。特别地，对水跃（Hydraulic Jump）现象的深入研究，解释了其在消能工程中的重要作用，并提供了能量损失的精确计算方法。 2. 水工建筑物中的水流： 水工结构物是流体与固体结构相互作用的典型场所。书中详细分析了泄洪道、溢洪道、渠道控制断面的设计原则。堰的流量计算，无论是窄顶堰还是宽顶堰，都从能量和动量原理出发进行系统推导。对于水力机械（如水轮机和水泵）的基础理论，本书也进行了初步的介绍，重点在于比转速的概念、水流冲击叶轮的动量分析，为后续的机械设计打下基础。 3. 水锤现象： 长距离输水管道在阀门快速关闭或水泵突然停机时，会产生剧烈的压力波动，即水锤。本书系统地推导了水锤的波动方程，并运用特征线法（Method of Characteristics）求解瞬变流问题，为管道系统的安全运行提供了关键的压力控制依据。 四、补充与展望：复杂流场建模的引言 为了拓宽读者的视野，本书末尾对现代水力学的前沿领域进行了简要介绍。包括渗透流（Porous Media Flow）的基础，如达西定律（Darcy’s Law）及其在地下水文中的应用；以及对流体流动数值模拟（CFD）方法的概念性介绍，使读者了解如何利用现代计算技术处理传统解析方法难以解决的复杂三维非定常湍流问题。 《水力学》的编写，力求在保持严谨的数学推导和物理直观性之间取得平衡。本书不仅是水利工程、环境工程专业学生的必备教材，也是从事相关工程设计、科研人员深入理解水流奥秘的可靠参考。它提供了一套完整的、基于能量和动量守恒的分析框架，用以驾驭和利用地球上最重要、最活跃的介质——水。

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读完这本书的绪论部分，我感到了一种久违的、被知识引导的愉悦感。作者在开篇就旗帜鲜明地提出了现代工程实践中遇到的核心挑战，这种“问题导向”的叙事方式，立刻抓住了我的注意力。这本书绝不仅仅是理论的堆砌，它更像是一本实战手册，里面穿插了大量真实的工程案例分析。例如，关于明渠水流的分析部分，书中详细剖析了某大型水坝泄洪道的优化设计过程，从初始的参数设定到最终的水流模拟结果，每一步的决策依据都交代得清清楚楚，没有丝毫含糊其辞。我特别欣赏作者在处理经验公式和半经验公式时的审慎态度，他没有简单地将它们当作真理抛给我们，而是追溯了它们的物理基础，并明确指出了它们适用的工况范围和潜在的局限性。这种对知识边界的清晰界定，极大地增强了我对书中内容的信任感，避免了盲目套用公式的风险。这本书的价值，就在于它成功地架设了从经典理论到前沿工程应用的桥梁。

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这本书的配套资源和延伸阅读推荐做得非常出色，体现了作者广阔的视野和对学科前沿的持续关注。在每一章的末尾，作者都精心挑选了一份“进阶研习列表”，其中不仅包括了经典专著的引用，还包含了一些近期发表在顶级期刊上的重量级论文摘要和链接。这使得读者可以非常便捷地根据自己的兴趣点，将学习的深度延伸到更专业的领域。我特别喜欢它在讨论非牛顿流体行为时，所引用的那个关于泥石流运动特性的研究报告，那份报告的描述性文字极其生动，仿佛能让人感受到那种巨大质量的物质在重力作用下的粘稠流动。这本书的野心不止于传授现有知识，更在于激发读者去探索未知。它成功地培养了一种批判性思维，让你在接受任何既定模型时，都会下意识地去思考：“这个模型在什么边界条件下会失效？” 这本书，与其说是一本教材，不如说是一份邀请函，邀请我们加入到解决复杂水动力学难题的行列中去。

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说实话，一开始我对这本厚重的著作抱有一定程度的畏惧，担心阅读过程会过于晦涩难懂，充满艰深的数学符号。然而，这本书的叙事节奏掌握得非常老练。它并非按照学科发展的历史顺序来组织内容，而是根据解决实际工程问题所需的知识模块进行逻辑重构。例如，在讲解地下水渗流问题时，它先提出了一个实际的基坑降水难题，然后层层递进地引入达西定律、流线网的构建，直到复杂的有限元模型的建立。这种“先破题，后解法”的结构，极大地提升了阅读的代入感和动力。而且，书中对历史上的经典流体力学家的贡献也给予了应有的尊重，通过简短的传记式描述，让那些定律和理论不再是冰冷的公式，而是有血有肉的科学发现历程。这种人文关怀与科学精神的完美结合，让阅读体验变得丰富而有层次，不再是枯燥的公式记忆。

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这本书的装帧设计着实令人眼前一亮，那深邃的靛蓝色封面，配上烫金的字体，散发着一种沉稳而专业的学术气息。刚拿到手里时，分量感十足，让人立刻联想到其中蕴含的知识深度。我特意翻阅了几页，发现排版极其清晰，章节之间的逻辑衔接过渡自然流畅。特别是那些复杂的数学公式和理论推导，作者似乎非常注重读者的接受度，不仅详细列出了每一步的推导过程，还在关键概念处辅以生动的插图和图示，这对于初学者来说简直是福音。我印象最深的是它对流体力学基本原理的介绍，讲解得深入浅出，即便是抽象的概念也能被描绘得栩栩如生。比如，作者阐述伯努利方程的推导时，引入了一个非常巧妙的类比，将流体想象成一个永不停歇的生产线上的工人，能量守恒在这个“流水线”上体现得淋漓尽致。这种教学方法的创新性，使得原本枯燥的理论学习过程变得引人入胜。总的来说，从外观到内页设计，这本书都体现了出版方对学术严谨性和可读性之间平衡的极致追求，让人有立刻沉下心来研读的冲动。

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这本书在深入探讨特定主题时的细节处理，简直到了吹毛求疵的地步，这对于追求精确性的工程师来说，是莫大的福音。我注意到，在关于水泵性能曲线的部分，作者花费了大量的篇幅来讨论叶轮的几何形状如何影响汽蚀现象的发生阈值，甚至还引用了最新的材料学研究成果来解释高强度叶片材料在极端流速下的微观损伤机制。这种跨学科的融合令人耳目一新。更难能可贵的是，书中对于不确定性和误差分析的处理也极为到位。它没有回避现实世界中数据获取的随机性，而是系统地介绍了蒙特卡洛模拟方法在水文预报中的应用，并给出了详细的Python代码示例用于复现计算过程。这表明作者对当前工程计算工具和方法论有着深刻的理解，使得这本书不仅具有理论深度，还兼具极强的动手实践指导价值。对于希望将理论知识转化为实际生产力的人来说，这本书无疑是一本工具箱级别的参考书。

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