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出版者:西南交通大学出版社

作者:黄儒钦

出品人:

页数:169

译者:

出版时间:1998-3

价格:13.00元

装帧:

isbn号码:9787810571623

丛书系列:

图书标签:

• 水力学
• 流体力学
• 工程水力学
• 水工学
• 水利工程
• 流体机械
• 水动力学
• 计算水力学
• 水资源
• 工程教育

工程流体力学导论 本书聚焦于工程领域对流体运动和力的应用性理解，全面涵盖了流体力学在土木、机械、环境及航空等多个工程学科中的基础理论与实践方法。 --- 第一部分：流体力学基础与静力学分析 第一章：流体的基本概念与性质 本章系统阐述流体的定义、分类（牛顿流体与非牛顿流体），以及流体宏观描述所需的基本物理量，包括密度、比重、粘度（绝对粘度与运动粘度）和表面张力。着重分析温度、压力对流体性质（特别是粘度）的影响，为后续流动分析奠定物性基础。引入流体的连续性假设和皮托管测量原理的初步概念。 第二章：流体静力学 详细探讨流体处于静止状态下的受力分析。核心内容包括流体静压力随深度的变化规律（基本压强公式），以及帕斯卡定律的应用。重点讲解不同形式的压力测量仪器，如U形管压力计、斜管压力计和波登管压力表的工作原理及读数方法。阐述平面和曲面上的静水总压力、压力中心及其合力矩的计算，特别针对水工结构（如重力坝、闸门）的设计提供关键的静力计算工具。同时，引入浮力、浮心与稳性分析，为船舶工程和浮体结构设计提供理论支撑。 第三章：流体运动学 本章从运动学的角度描述流体运动，而不涉及力的作用。引入拉格朗日（示踪粒子）和欧拉（空间固定点）两种描述方法，并阐明两者之间的关系。核心概念包括流线、迹线和脉线。详细推导流速场、加速度场的表示方法，特别是对流体微团的运动分析，如平移、刚体旋转和相对变形（应变率张量）。针对工程应用，重点分析速度场的散度（代表体积变化率）和旋度（代表旋转性），并以此为基础引出流动的连续性方程的微分形式。 --- 第二部分：流体动力学基本原理 第四章：流体动力学的基本方程 本章是流体力学分析的核心。首先推导并详细阐释质量守恒定律在流体运动中的体现——连续性方程。随后，引入动量守恒定律（牛顿第二定律在流体中的表达），推导出欧拉方程（无粘流体动量方程）和纳维-斯托克斯方程（考虑粘性的完整动量方程）。对于工程实践，重点讲解伯努利方程（包括沿流线和拉格朗日形式），并系统分析修正项（如动能修正系数）在实际应用中的必要性。 第五章：量纲分析与相似性原理 在无法进行复杂解析计算时，量纲分析是工程设计的重要工具。本章介绍π定理（Buckingham $pi$ Theorem）的原理和应用，通过无量纲参数的构造来简化复杂问题。详细解释工程中最常用的无量纲数，如雷诺数（Re）、弗劳德数（Fr）、欧拉数（Eu）、韦伯数（We）和马赫数（Ma），并阐述它们在判断流动性质（如层流、湍流）和进行物理模型实验设计（如相似性要求）中的关键作用。 第六章：粘性流体流动——管内流动 本章集中分析粘性流体在约束管道内的流动。从伯努利方程的修正引入能量损失的概念，区分沿程的摩擦损失和局部损失。深入研究达西-韦斯巴赫公式的推导与应用，讨论摩擦系数（$f$）与雷诺数和相对粗糙度的关系，及其在Moody图上的表达。详细分析层流（Hagen-Poiseuille定律）和湍流（湍流边界层概念）的特性。最后，讨论管道系统分析，包括管路串并联、阀门和配水系统中的能量损失计算。 --- 第三部分：边界层理论与流动损失 第七章：流体与固体边界的相互作用 本章将焦点从理想流体转向实际的粘性流体在固体表面的流动，即边界层理论的入门。解释边界层的形成机制和物理意义，定义边界层厚度、位移厚度、动量厚度。对于平板上的附着流，介绍布拉修斯（Blasius）方程的简化形式及对速度剖面的影响。重点分析边界层分离现象及其对外部流场（如翼型、钝体）产生的影响，是理解气动阻力和流场控制的基础。 第八章：流动阻力与外表流 系统分析流体绕过物体时产生的总阻力，将其分解为摩擦阻力和压差阻力（或称形状阻力）。详细讨论不同几何形状物体（如平板、球体、圆柱体）在不同雷诺数范围下的阻力系数特性。深入探讨升力的概念，特别是在机翼上的应用，引入升力系数和阻力系数。讨论尾流的形成与性质，为减少外表流阻力提供工程指导。 --- 第四部分：实际工程应用与特殊流动 第九章：明渠与非恒定流 本章拓展至开放水面流动——明渠水流。引入明渠流动的关键无量纲数——弗劳德数（Fr），区分亚临界流、临界流和超临界流。详细分析均匀流、缓坡流和急流的计算方法。重点讲解水面变化问题，包括水面曲线的求解，以及水跃（Hydraulic Jump）的能量耗散特性及其在泄洪消能工程中的应用。 第十章：流体测量技术与污染物输运 本章关注流体参数的获取和污染物在流场中的行为。介绍常用的流速测量仪器，如皮托管、涡街流量计、超声波测速仪（ADV/PIV）的基本原理。在环境工程方面，阐述质量守恒在污染物扩散模型中的应用，讨论对流、扩散和反应过程，建立基础的污染物输运方程（Advection-Dispersion Equation）。 第十一章：可压缩流动的基本概念 作为流体力学的高级扩展，本章对气体的可压缩流动进行初步介绍。阐明马赫数在判断流动类型（亚音速、跨音速、超音速）中的作用。推导并分析等熵流动的基础关系，特别是绝热膨胀过程中的特性变化。简要介绍激波的基本概念及其在管道和喷管流中的表现，为设计高速气动设备奠定基础。 --- 本书特点： 工程导向： 所有理论推导均紧密结合实际工程问题和案例分析。 数学与物理的平衡： 强调物理图像的建立，辅以必要的数学工具，避免过度抽象的理论堆砌。 实例丰富： 包含大量的算例和设计习题，帮助读者熟练掌握计算技能。 适用对象： 本科高年级及研究生阶段土木工程、机械工程、环境工程、水利工程等相关专业的学生，以及需要掌握流体力学基础知识的工程技术人员。

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从教学法和可读性的角度来看，这本书在‘重难点’的强调上做得非常到位。作者非常善于利用一些标记符号和加粗字体来提示哪些是必须掌握的核心知识点，哪些是辅助性的拓展内容。这极大地提高了我的阅读效率。例如，对于那些容易混淆的物理量，比如动量和角动量在流体中的具体表达形式，作者会用一个单独的‘关键辨析’小框来集中讲解，避免了读者在长篇论述中错过重要的区分点。此外，每章末尾的习题设计也很有层次感，从基础的代数计算，到需要综合运用多个定理的复杂推导，再到需要建立数学模型的开放性问题，梯度设计得非常平滑。我发现，如果能认真完成后面的综合习题，那么对整个章节内容的掌握程度将得到质的飞跃。这本书仿佛预设了读者的学习曲线，并提前准备好了每一步的“脚手架”，让复杂的学习过程变得既有挑战性又不至于让人望而却步，最终培养的是一种系统性的工程思维。

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阅读体验中，最让我感到惊喜的是作者对不同测量技术和实验方法的介绍。很多同类书籍往往会轻描淡写地带过实验部分，仿佛所有的计算都是在真空理想环境下完成的。但这本书却花费了大量的篇幅来介绍各种流速仪、压力传感器的工作原理，甚至包括如何校准这些仪器，以及它们各自的局限性。这对于未来打算从事实际水利工程或相关研发工作的人来说，是无价的财富。我特别喜欢其中关于湍流测量技术那一部分的描述，详细对比了皮托管、热线风速仪和声波多普勒流速仪（ADCP）在不同工况下的优劣势，甚至连数据采集频率和后处理的注意事项都提及了。这种‘知其然，知其所以然，更知其局限’的全面视角，使得读者在应用所学知识时，会更加审慎和专业。它不再是单纯的理论传授，而更像是一份结合了最新实验规范的‘实战手册’，让人对理论的适用范围有了更清醒的认识。

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这套书的逻辑组织严密得像一台精密运转的仪器，结构上的推进简直是教科书级别的典范。它的章节过渡不是生硬的跳转，而是一种螺旋上升的复合模式。比如，它首先会用非常直观的方式介绍静力学的基本概念，接着自然而然地引申到浮力、浮心等问题，等你完全掌握了‘不动’状态下的流体特性后，才会引入到流体运动的分析。这种循序渐进的难度控制，对于自学或者需要快速回顾知识体系的人来说，简直是福音。更让我赞叹的是，作者在引入新概念时，经常会用‘类比’的手法。比如，将欧拉方程和牛顿第二定律进行类比，将能量守恒的思想植入到流体系统的分析中。这种多角度的切入点，确保了即便是初次接触该领域的人，也能通过已有的物理直觉去理解那些初看起来非常陌生的偏微分方程组。我个人认为，这种对知识体系‘骨架’的清晰构建，是这本书最核心的竞争力所在，它教会的不仅是‘怎么算’，更是‘为什么这么算’的底层逻辑。

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这本书的装帧设计实在太吸引人了，封面采用了沉稳的深蓝色调，配上简洁有力的白色字体，给人一种既专业又耐读的感觉。我刚拿到手的时候，就被它那种“干货满满”的气场镇住了。内页纸张的质感也相当出色，即使用荧光笔标记也不会透墨，长时间阅读下来眼睛也不会感到特别疲劳。侧面一看，这本书的厚度也相当可观，内容想必是经过了非常详尽的梳理和编排。我尤其欣赏出版社在排版上的用心，章节的划分清晰明了，大量的图表和示意图穿插其中，使得那些复杂的理论概念不再显得那么晦涩难懂。比如，当我翻到关于流体运动学那一章时，那些精妙的矢量图和流线分析，简直像是把抽象的数学公式‘具象化’了，极大地帮助了我理解力的流动方向和特性。书中的一些历史背景介绍也很有趣，能让人体会到这门学科是如何一步步发展起来的，而不是干巴巴地堆砌公式。总而言之，从‘物理接触’这本书的体验来看，它绝对不是那种应付了事的教材，而是一部真正用心打磨的作品，光是看着它静静地躺在书架上，就让人对知识的汲取充满了期待。

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说实话，我一开始对这类偏向工程基础的专业书籍是抱着相当警惕态度的，因为很多教材要么过于理论化，脱离实际应用场景，要么就是为了凑字数而堆砌大量读者不关心的细枝末节。然而，这本书展现出了一种罕见的平衡感。它在深入探讨流体动力学基本原理时，并没有忘记“这一切是为什么”的应用导向。我注意到作者在讲解伯努利原理的应用时，并没有仅仅停留在教科书式的理想流体假设上，而是非常巧妙地引入了实际管道中的摩擦损失和局部阻力等实际工程问题。这种“理论先行，实践紧随”的叙事结构，极大地提升了阅读的连贯性和实用价值。当我试图解决一个关于水泵选型的小挑战时，书中提供的案例分析和计算步骤简直是‘神助攻’，让我能迅速定位到关键的修正系数和经验公式，而不是在海量公式中迷失方向。这种对工程实践的深刻洞察，让这本书远超了一本普通的“知识罗列本”，更像是一位经验丰富的前辈在手把手地指导你如何解决真实世界的问题。

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