具体描述
《机械基础》是根据高职高专《机械基础课程教学基本要求》组织编写的，可以满足教学计划80～110课时的教学需要，是高职高专机电类规划教材。《机械基础》共分十四章。主要内容包括：构件的静力分析；零件的变形及强度计算；机械工程材料及其选用；公差与配合；常用机构；圆柱齿轮传动；其他齿轮传动；齿轮系与减速器；带传动；链传动；联接；支承零部件；机械的润滑和密封；机械基础综合训练等。《机械基础》特别适用于高职高专机、电结合的应用技术类专业及管理类专业。也可供其他近机类专业和成人高校、中职学校选用。
《高等流体力学：理论与应用》 内容简介 本书旨在为流体力学专业的本科高年级学生、研究生以及从事相关领域研究的工程师和科学家提供一本全面、深入且具有前沿性的教材与参考手册。本书聚焦于流体力学的高级理论模型、数值求解方法以及复杂工程问题的实际应用，与传统的基础流体力学课程（如您提及的《机械基础》中通常涵盖的静力学、简单的运动学和基础的流体动力学概念）形成鲜明对比。 本书结构与核心内容 本书共分十二章，内容层层递进，从严谨的数学基础出发，逐步深入到复杂的非线性问题和现代计算流体力学（CFD）的前沿。 第一部分：流体力学理论的深化（第1章至第4章） 第1章：张量分析与流场描述的数学框架 本章首先回顾了矢量微积分在三维空间中的应用，随后系统地介绍了张量代数和张量分析的基础知识。重点阐述了柯西应力张量、应变率张量在描述流体内部应力和变形速率中的关键作用。我们详细探讨了描述流体运动的微分形式（如物质导数、散度、旋度）在不同坐标系（直角坐标系、柱坐标系、球坐标系）下的精确表达，为后续的守恒方程建立奠定坚实的数学基础。 第2章：不可压缩牛顿流体的精确控制方程 本章基于质量守恒（连续性方程）和动量守恒（纳维-斯托克斯方程），深入分析了不可压缩牛顿流体在笛卡尔坐标系下的全矢量形式和分量形式。重点讨论了边界条件（如无滑移条件、自由表面条件）的物理意义和数学表达。此外，本章还专门辟出一节，详细推导了涡度输运方程，并探讨了斯托克斯流（Stokes Flow）的特性及其在微尺度流动分析中的应用。 第3章：可压缩流体动力学导论 针对高速流动问题，本章引入了能量方程和状态方程，构建了描述可压缩流动的基本方程组。核心内容集中在激波（Shock Waves）的理论分析上。通过正激波和斜激波的 संबंधों分析（如奥-拉关系，Rayleigh-Pitot 公式），读者将掌握如何计算激波两侧的参数跳跃。同时，本章也介绍了等熵流动的概念及其在喷管流动设计中的应用。 第4章：湍流流动的统计理论 湍流是流体力学中最重要的挑战之一。本章不讨论基础的层流，而是直接进入湍流领域。首先，介绍了雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程的推导，并探讨了雷诺应力的物理本质和建模需求。随后，详细分析了K-ε模型、K-ω模型等主流的两方程湍流模型的数学结构、优缺点及适用范围。对于湍流边界层，则重点讨论了普朗特混合长度理论的局限性及其向更高级模型的过渡。 第二部分：特殊流动问题与分析方法（第5章至第8章） 第5章：边界层理论与剥离现象 本章专注于边界层内部的流动特性。除了对经典普朗特边界层方程的深入求解（如Blasius解），重点内容在于边界层分离的机理分析。通过运用Crocco 边界层方法和 Falkner-Skan 相似解法，探讨了压力梯度对流动稳定性的影响。对于流动分离后的再附着过程，引入了尾流理论和涡旋动力学基础。 第6章：旋转流体与涡度动力学 本章探讨了具有显著旋涡结构的流动，这在航空航天和环境科学中至关重要。内容涵盖了环量定理、库塔条件（Kutta Condition）的精确阐述，以及涡核理论。详细分析了二维翼型绕流的复变函数方法，并引入了Lamb-Oseen 涡模型和 Burgers 涡模型，用于描述有限尺度的涡量分布。 第7章：微尺度与多孔介质流动 本章关注传统宏观假设失效的流动场景。对于低雷诺数流动，详细推导了适用于微流控芯片等场景的 Stokes 方程。在多孔介质部分，基于宏观平均化原理，推导了达西定律的修正形式，并介绍了 Brinkman 方程，用于描述孔隙结构影响下的非线性渗透流动。 第8章：非牛顿流体的本构关系 本章超越了牛顿流体假设。详细分类和分析了剪切增稠、剪切稀化、粘塑性等非牛顿流体的本构方程，如幂律模型、宾汉（Bingham）模型。推导了这些流体在简单剪切流动中的速度分布和压力损失，这些内容在化工、食品工程中的应用至关重要。 第三部分：计算流体力学（CFD）与应用（第9章至第12章） 第9章：偏微分方程的数值离散 本章是通往现代CFD实践的桥梁。系统介绍求解 Navier-Stokes 方程的数值方法，重点阐述有限差分法（FDM）的构造、稳定性分析（如Von Neumann 分析）。详细对比了迎风格式、中心差分格式在对流项处理上的优劣。 第10章：有限体积法（FVM）与守恒性 FVM 是工业界的主流方法。本章深入探讨 FVM 的核心思想，特别是如何确保守恒性。重点讲解了对流项的插值格式（如一阶迎风、中心差分、QUICK 格式），以及扩散项的数值处理。 第11章：求解 Navier-Stokes 方程的压力-速度耦合算法 针对 Navier-Stokes 方程中压力与速度的耦合问题，本章详细解析了 SIMPLE 算法族（SIMPLE, SIMPLER, PISO）的迭代步骤、压力修正方程的推导和收敛性控制策略。同时，引入了对流项的高分辨率格式，如AUSM 格式。 第12章：先进计算技术与应用实例 本章展望了前沿计算技术，包括基于网格的方法（如 Lattice Boltzmann Method, LBM）在复杂几何体上的优势。最后，结合实际案例（如高超声速绕流的二维/三维模拟、复杂换热器内部流动分析），演示如何运用前述的理论和数值方法来解决工程挑战，强调后处理和结果的物理验证。 本书特点： 数学严谨性： 理论推导详尽，侧重于微分方程的精确形式和张量处理。 深度而非广度： 避开了基础流体力学中重复的简单演示，聚焦于湍流、可压缩性和数值求解的复杂性。 面向前沿： 大量篇幅用于现代 CFD 算法和复杂本构关系的讨论。 适用对象： 非常适合希望在流体力学领域进行深入研究或从事高级工程设计的人员。 本书的难度和深度远超基础工程力学范畴，要求读者具备扎实的微积分、线性代数以及基础物理定律的深刻理解。
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