粘性流体力学

粘性流体力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:清华大学
作者:章梓雄等
出品人:
页数:490
译者:
出版时间:1998-6
价格:20.00元
装帧:
isbn号码:9787302028529
丛书系列:
图书标签:
  • 流体力学
  • 粘性
  • 大学基础课
  • 流体力学
  • 粘性流体
  • 非牛顿流体
  • 流变学
  • 连续介质力学
  • 传热传质
  • 工程应用
  • 数值模拟
  • 边界层理论
  • 聚合物流体力学
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具体描述

本书系统地讲述以水为代表的不可压缩粘性流体力学的基本理论。全书共分十二章。前五章为粘性流体力学的基本理论与方程。第六至第八章为紊流的基本理论与方程。第九至第十二章分别讲述各各典型的紊流流动:射流、尾流、圆管紊流、紊流平板边界层及明槽紊流。

《现代材料力学导论》内容简介 本书致力于为读者构建一个坚实、全面的现代材料力学基础,深入探讨材料在各种载荷条件下的响应机制、失效预防及性能优化。它不仅涵盖了传统材料力学的核心概念,更紧密结合了当代工程实践对先进材料的需求,旨在培养读者运用多尺度、多物理场耦合的思维来解决复杂工程问题的能力。 --- 第一部分:基础理论与本构关系重构 本书的开篇聚焦于力学分析的基石——描述材料行为的数学框架。我们从经典的应力与应变张量分析出发,详细阐述了线弹性本构关系(胡克定律)在三维状态下的张量形式,并引入了重要的对称性原理和能量守恒约束。 然而,现代工程材料往往表现出超越线性的行为。因此,本书将大量篇幅用于探讨非线性弹性本构关系,包括超弹性材料(如橡胶、软组织)的Mooney-Rivlin模型、Ogden模型,以及各向异性材料(如复合材料、晶体材料)的本构描述。我们深入解析了应变测度(如Green-Lagrange应变、Almansi应变)的选择对非线性分析结果的影响。 随后,重点转向粘塑性与蠕变理论。对于金属、聚合物及地质材料,时间效应至关重要。我们详尽分析了经典粘塑性模型(如Norton定律、Bailey-Norton模型)及其在高温或高应变率下的适用性。对蠕变过程的细致剖析,包括初稳态、稳态和加速蠕变阶段的物理机制,为高可靠性结构设计提供了理论依据。 第二部分:高级结构分析与稳定性理论 本部分将理论基础应用于复杂结构系统,特别是关注材料非线性带来的结构响应复杂性。 板壳理论的深化: 针对薄壁结构,我们超越了经典的Kirchhoff-Love理论,引入了Mindlin-Reissner剪切变形理论,清晰界定了剪切效应在厚板和中厚板分析中的重要性。对于非均匀材料和功能梯度材料(FGM)的板壳分析,我们采用了应力梯度理论和混合变分原理,以更精确地描述界面应力奇异性。 结构稳定性与屈曲分析: 屈曲分析不再局限于欧拉公式。本书全面梳理了非线性屈曲理论,包括后屈曲分析(Post-Buckling Analysis)和孤立点(Bifurcation)稳定性分析。我们讨论了初始几何缺陷、材料非线性和接触边界条件对临界载荷的影响,并引入了奇异性分析方法来预测结构失稳的模式。 第三部分:材料失效、断裂与损伤力学 结构服役的终极目标是防止失效。本部分构建了从微观损伤累积到宏观裂纹扩展的完整理论体系。 疲劳寿命预测与损伤演化: 我们系统地比较了应力寿命法(S-N曲线)、应变寿命法(E-N曲线)与断裂力学法(Paris-Erdogan定律)的优缺点及其适用范围。重点探讨了高周疲劳和低周疲劳的微观机制差异。针对复合材料和层状结构,详细介绍了有效介质理论在预测疲劳损伤累积上的应用。 断裂力学前沿: 经典线弹性断裂力学(LEFM)的局限性在处理塑性损伤区域时暴露无遗。本书深入讲解了弹塑性断裂力学(EPFM),特别是J积分理论和裂纹尖端张量(CST)在评估大塑性变形下裂纹扩展驱动力上的优势。同时,对内聚力模型(Cohesive Zone Model, CZM)的建立和应用进行了详尽的步骤指导,这是模拟材料分离和界面粘接失效的关键工具。 损伤力学模型: 我们阐述了连续介质损伤力学(CDM),特别是基于等效塑性应变或能量释放率的损伤变量演化方程。模型涵盖了各向同性损伤(如混凝土的软化行为)和各向异性损伤(如纤维增强复合材料中的基体开裂和纤维断裂)。 第四部分:先进材料的力学响应 本书特设章节专门讨论面向未来的先进材料体系,它们对传统力学理论提出了严峻的挑战。 复合材料的均质化方法: 详细介绍了复合材料的宏观力学性能预测,包括经典层合板理论(CLT),并扩展至考虑层间剪切效应的每阶剪切变形理论。对于随机分布的纤维或颗粒增强材料,系统介绍了有效场理论(Mean-Field Homogenization),如自洽模型(Self-Consistent Scheme)和Eshelby等效夹杂问题的解法。 功能梯度材料(FGM)分析: 阐述了FGM中材料属性(如弹性模量、泊松比)沿空间连续变化的力学建模方法。我们采用梯度弹性理论来描述因材料梯度本身引起的应力梯度效应,这在热障涂层和生物植入材料中尤为重要。 智能材料与多场耦合: 探讨了磁弹性体、压电材料和热塑性材料的耦合本构关系。例如,如何将介电弹性本构方程与电场作用下的应力场耦合起来,分析智能驱动器或传感器的响应特性。 --- 《现代材料力学导论》结构严谨,逻辑清晰,理论推导详实,同时配有大量的工程案例分析和数值模拟的思路指导。本书旨在服务于高年级本科生、研究生,以及从事结构设计、材料研发和有限元分析的工程师与科研人员,使其能够驾驭复杂载荷和先进材料体系下的力学问题。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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我非常欣赏作者在书中对于“物理直觉”的强调。他反复提及,学习流体力学,不仅仅是掌握数学工具,更重要的是培养一种对流体运动的“感觉”。他会通过大量的例子来帮助我们建立这种直觉,比如,当我们看到一个圆柱体迎面受到流体冲击时,我们应该能够大致预测到流体会在圆柱体两侧发生分离,形成涡流。或者,当我们观察到水面上的涟漪时,我们应该能够联想到波的传播和能量的传递。作者并不是简单地给出结论,而是会引导我们去观察,去思考,去想象。他会反复提出“如果……会怎样?”这样的问题,让我们主动去探索流体的行为规律。我记得有一部分是讲到粘性耗散,一开始我不太理解为什么流体的运动会“损失”能量。但是,作者通过类比一个齿轮咬合时的摩擦,让我们明白,粘性就是流体内部的一种“摩擦”,它会将动能转化为热能。这种强调物理直觉的教学方式,让我觉得学习过程充满了乐趣和成就感。

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这本书,我拿到手的时候,就被它沉甸甸的分量和封面设计所吸引。虽然书名是“粘性流体力学”,听起来相当学术,但我作为一个对物理世界充满好奇心的普通读者,还是抱着一种“想要理解一些更深层的东西”的心态开始翻阅的。一开始,我承认,我有点被吓到了。那些复杂的公式、希腊字母,还有图上密密麻麻的箭头和矢量,着实让我眼花缭乱。我甚至一度怀疑自己是不是选错了书,毕竟我的数学基础也就停留在高中水平,勉强能应付一些基础的代数和几何。然而,当我耐下心来,一个公式一个公式地去对照书中的解释,一个概念一个概念地去理解它的物理意义时,我开始慢慢感受到了一种别样的魅力。这本书并没有一开始就抛出让人望而却步的理论,而是从一些非常直观的例子入手,比如水龙头里流下的水滴的形状、空气动力学如何影响飞机的飞行,甚至是我们喝汤时勺子搅动汤汁的轨迹。作者似乎很有经验地知道如何引导一个初学者,一步步地揭开粘性流体力学神秘的面纱。我发现,原来那些抽象的数学符号,背后都蕴含着我们日常生活中随处可见的物理现象。它让我意识到,我们习以为常的“流动”,其实是如此复杂而迷人。

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这本书的叙事方式给我留下了深刻的印象。它不像一本冷冰冰的教科书,而是更像一位学识渊博的长者,在娓娓道来他的研究心得。作者在讲解理论的同时,还会穿插一些他个人的科研经历,以及一些历史上重要的发现故事。比如,他会讲述牛顿在研究流体阻力时遇到的困难,或者列奥纳多·达·芬奇对水流运动的细致观察。这些故事不仅让阅读过程更加有趣,也让我感受到了科学研究的艰辛与乐趣,以及一代代科学家们不断探索的精神。这种叙事方式,让我觉得我不仅仅是在学习知识,更是在与历史对话,与那些伟大的思想家进行思想的交流。它让我明白了,科学并非是凭空产生的,而是建立在无数前人的智慧和汗水之上。这本书也因此拥有了一种人文关怀的色彩,让我觉得流体力学不再是纯粹的冷冰冰的公式,而是与人类的智慧和创造力紧密相连。

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对于这本书的结构安排,我只能用“匠心独运”来形容。它并没有按照传统的学科分类来组织内容,而是采取了一种更加“情景化”的叙述方式。作者会从一些我们日常生活中遇到的具体问题出发,比如“为什么纸飞机能飞起来?”或者“为什么船在水中会受到阻力?”然后,他再根据解决这些问题所需要的理论知识,逐步引入粘性流体力学的相关概念。这种组织方式,让我在阅读时始终保持着一种“解决问题”的动力,让我觉得我所学到的知识是有实际应用价值的。而且,每一章节的过渡都非常自然,前一章的内容自然而然地引出了下一章的讨论。我甚至觉得,这本书的结构本身就是一本关于如何学习流体力学的“教材”。它让我明白,学习任何一门学科,都应该从实际出发,带着问题去探索,这样才能真正地掌握知识,而不是死记硬背。

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坦白说,这本书的难度梯度设计得非常用心。我不是一个专业领域的学生,之前对流体力学几乎一无所知。然而,当我开始阅读时,并没有立刻被那些高等数学的概念所淹没。书的前半部分,作者非常巧妙地循序渐进,从一些非常基础的物理概念入手,比如压力、密度、速度等,并且用非常易懂的方式解释了粘性对这些概念的影响。即使是一些初级的数学公式,作者也会详细地解释每一个变量的物理意义,以及公式的推导过程。我感觉自己就像跟着一个经验丰富的老师在学习,他会仔细地关注到我的每一个可能存在的疑问,并且提前给出解答。当我掌握了基础概念后,作者就开始逐步引入更复杂的理论,比如纳维-斯托克斯方程,但即使是这些复杂方程,他也会通过不同的角度去解释,并且给出各种近似解的应用场景。这种由浅入深的学习路径,让我能够一步步地建立起对粘性流体力学的系统性认识,而不会感到沮丧或无助。

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这本书的专业性我无需多言,它无疑是该领域的权威之作。但让我惊喜的是,它并没有因此而变得晦涩难懂。作者在书中巧妙地平衡了理论的严谨性和内容的易读性。即使是对于一些复杂的数学推导,他也会尽量用通俗易懂的语言进行解释,并且提供详细的步骤。我尤其欣赏他对于数学工具的选择和使用。他并没有一味地追求高等数学的复杂性,而是会根据问题的实际需求,选择最合适的数学模型和方法。而且,他还会解释为什么选择这样的方法,以及它的局限性。这让我觉得,数学工具并不是流体力学的“枷锁”,而是我们理解和描述流体现象的“利器”。这本书让我深刻地体会到,理论的深度和实践的应用是可以完美结合的,而这正是科学研究的魅力所在。

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我必须说,这本书的写作风格绝对是它的一个亮点,或者说,是一个“惊喜”。我原本以为这是一本枯燥乏味的教科书,但事实恰恰相反。作者的语言非常生动,甚至带有一些幽默感。他会用一些非常形象的比喻来解释那些抽象的概念,比如他把流体的粘性比作“内部的摩擦力”,或者把湍流形容成“一场混乱但又遵循一定规律的舞蹈”。这些比喻让我在阅读过程中不会感到疲惫,反而会时不时地会心一笑。而且,他非常注重理论与实践的结合,书中穿插了大量的真实案例和实验数据,这些都让书中的内容显得更加可信和具有说服力。我特别喜欢其中关于航空领域应用的部分,比如飞机翅膀表面的气流如何影响升力,或者高速列车运行时周围空气的流动变化。这些内容让我对我们身边的科技有了更深的认识。书中的插图也做得非常精美,每一个图都清晰地展示了概念,而且颜色搭配也非常舒服,不会让人产生视觉疲劳。我甚至觉得,这本书的插图本身就可以单独拿出来作为艺术品来欣赏。总而言之,这本书的阅读体验是出乎我意料的好。

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这本书给我最深的感受就是,它真的是在“教”我思考,而不仅仅是“灌输”知识。作者并没有简单地把公式和定义摆在那里,而是会引导你去思考为什么会有这样的公式,它是如何推导出来的,以及在实际应用中,这些公式又能解决哪些问题。他会提出一些开放性的问题,鼓励读者去探索和思考,甚至在书的结尾,还会留下一些未解决的难题,激发读者的进一步研究兴趣。我记得有一章讲到边界层理论,一开始我完全不理解为什么流体在固体表面附近会有一个特殊的“边界层”,而且它的性质与主体流体完全不同。但是,作者通过一系列的类比和循序渐进的解释,从粘性引起的“零速度”开始,一步步地构建起边界层的概念,并且解释了它对整体流体行为产生的巨大影响。我真的有种豁然开朗的感觉,仿佛打开了一扇新的大门。这本书让我体会到,学习物理学不仅仅是记忆公式,更重要的是理解它背后的逻辑和思维方式。

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我必须要强调一下这本书在图解方面的出色表现。很多科学书籍,尤其是涉及物理学的,往往会因为图解的不足或者不够清晰,而让读者难以理解。但在这本书里,我完全没有这种困扰。无论是描述流体性质的示意图,还是展示流场分布的矢量图,亦或是剖析复杂现象的截面图,都设计得极其精妙。每一个图都不是简单的装饰,而是信息传递的关键载体。作者非常善于利用图示来形象地展示抽象的概念,比如,他用不同深浅的蓝色来表示流体的速度分布,用箭头的大小和方向来描绘流体的运动轨迹,甚至用三维的透视图来展示流体在复杂几何体表面的流动情况。这些图不仅清晰直观,而且色彩搭配也恰到好处,不会显得过于花哨,反而能更专注于内容的理解。我尤其喜欢书中那些关于湍流混沌行为的图解,它们以一种艺术化的方式展现了流体运动的复杂性,让我对自然界的奥秘有了更深的敬畏。

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这本书给我的最大启发在于,它让我认识到,科学知识的学习是一个不断“构建”和“修正”的过程。我不是一次性地被动接收信息,而是主动地参与到知识的构建过程中。作者会鼓励读者进行批判性思考,质疑书中的某些结论,并且与其他资料进行对比。他会指出,科学的进步往往来自于对现有理论的挑战和修正。我记得书中有一次提到,早期的流体力学理论存在一些局限性,直到后来随着实验技术的进步和理论的完善,才得以克服。这种“不确定性”和“发展性”的特质,让我觉得科学研究充满了活力和可能性。我不再把科学看作是永恒不变的真理,而是不断探索和进步的旅程。这本书让我对科学本身产生了更浓厚的兴趣,也激励我以一种更加开放和包容的心态去学习和探索。

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