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出版者:西北工业大学出版社

作者:蒲致祥

出品人:

页数:242

译者:

出版时间:1999-7

价格:18.00元

装帧:

isbn号码:9787561209684

丛书系列:

图书标签:

• 理论力学
• 经典力学
• 物理学
• 高等教育
• 教材
• 大学物理
• 力学
• 牛顿力学
• 拉格朗日力学
• 哈密顿力学

《流体力学基础与应用》 本书旨在全面而深入地阐述流体力学的基本原理，并结合实际工程应用，为读者提供扎实的理论基础和解决实际问题的能力。全书共分为十八章，内容涵盖了流体的基本概念、流体静力学、运动学、动力学，以及多种重要流态和流动现象的分析。 第一部分：流体力学基础 第一章：流体及其基本性质 本章首先定义了流体及其与固体、气体的区别，强调了流体的连续介质特性。随后，详细介绍了流体的密度、比重、粘性、表面张力、压缩性等基本物理性质，并解释了这些性质在流体流动中的重要作用。我们将探讨温度和压力对这些性质的影响，以及如何通过实验和理论方法测定流体的特性参数。 第二章：流体静力学 本章专注于研究静止流体中的力学规律。我们将推导并应用压强基本方程，讲解静止流体中压强的分布特性，如静水压力的随深度增加而线性增大。浮力定理及其阿基米德原理将在本章得到深入讲解，并分析其在浮体和沉体问题中的应用。此外，还将讨论封闭容器中静止流体的压强测量方法，以及压强计的工作原理。 第三章：流体运动学 本章转向研究流体运动本身，而不考虑产生运动的原因。我们将介绍描述流体运动的两种基本方法：拉格朗日法和欧拉法。速度场、加速度场、流线、迹线、涡线等基本概念将被详细阐释，并给出它们之间的数学关系。此外，本章还将探讨流体的环量和涡量概念，以及它们在理解复杂流动中的意义。 第四章：流体动力学 本章是流体力学的核心部分，将深入探讨流体运动的动力学规律。我们将从牛顿第二定律出发，推导出描述不可压缩、无粘性流体运动的欧拉方程。在此基础上，进一步推导出伯努利方程，并详细分析其物理意义和适用条件，包括其在射流、虹吸等现象中的应用。对于粘性流体的运动，我们将引入纳维-斯托克斯方程，并讨论其复杂性及其在求解实际问题中的挑战。 第五章：量纲分析与相似理论 本章将介绍量纲分析和相似理论在流体力学研究中的重要作用。我们将学习如何利用 Buckingham π 定理进行量纲分析，识别重要的无量纲参数（如雷诺数、马赫数等），并理解它们在相似准则中的意义。相似理论将帮助我们通过模型试验来预测和分析原型流动的行为，有效降低实验成本并提高研究效率。 第二部分：工程应用与特殊流动 第六章：管路输水 本章将流体力学的基本原理应用于实际的管道流动问题。我们将分析恒定有压流的能量方程和动量方程，讲解沿程水头损失和局部水头损失的计算方法，并介绍谢才公式和曼宁公式的应用。此外，还将讨论管路水力计算、管网计算以及水锤现象及其防护措施。 第七章：明渠流 本章研究非封闭管道中的流体流动，即明渠流。我们将深入讲解恒定均匀流、恒定非均匀流的控制方程，重点讨论临界流、急流、缓流的概念及其判别。渠道糙率、水力半径等概念将被详细解释，并介绍三角堰、矩形堰等流量测量装置的设计与应用。 第八章：边界层理论 本章将详细介绍边界层理论，这是理解粘性流体流动特性，特别是流动分离现象的关键。我们将分析平板边界层的形成、发展和特性，区分层流边界层和湍流边界层。此外，还将探讨边界层分离的条件、原因及其对流体阻力的影响，并介绍减阻的常用方法。 第九章：相似性与模型试验 本章将进一步深化量纲分析和相似理论在工程实践中的应用。我们将详细讲解动态相似、运动相似、几何相似等相似准则，并重点讨论在不同领域的模型试验设计，如水坝、桥梁、飞机等。通过案例分析，说明如何利用模型试验结果来预测实际工程的性能。 第十章：涡旋运动 本章将聚焦于流体中的涡旋现象。我们将深入探讨涡旋的形成机理、运动特性以及其在自然界和工程中的广泛存在。从基础的涡流模型到复杂的航空发动机中的涡流，我们将分析不同尺度和形式的涡旋的动力学行为，以及如何对其进行控制和利用。 第十一章：空化现象 本章将详细介绍空化现象，即流体中由于压力过低而产生气泡并随后破裂的过程。我们将分析空化的产生条件、发展过程以及其对设备（如泵、水轮机、螺旋桨）的破坏作用。此外，还将探讨如何采取措施来减缓或避免空化现象的发生。 第十二章：射流与尾迹 本章将研究流体离开喷嘴或障碍物后形成的射流和尾迹。我们将分析射流的速度分布、动量守恒以及能量衰减规律。尾迹的形成和演变也将得到讨论，特别是其对周围流场的影响。我们将探讨射流在工程中的应用，如喷砂、水刀切割等。 第十三章：多相流基础 本章将初步介绍多相流的概念及其复杂性。我们将区分气液、气固、液液、液固等不同类型的多相流，并探讨其在自然现象和工程中的重要性，如气泡流、液滴流、颗粒流等。本章将为读者理解更复杂的多相流现象打下基础。 第十四章：流体机械概述 本章将对流体机械进行概览性介绍。我们将分类介绍各种流体机械，包括叶轮机械（如水泵、风机、涡轮）和容积式机械（如齿轮泵、往复泵），并简要阐述它们的工作原理。此外，还将初步探讨流体机械的设计原则和性能评价指标。 第十五章：空气动力学基础 本章将介绍空气动力学的基本概念，重点关注空气流过物体时产生的力。我们将引入升力、阻力、力矩等概念，并分析影响这些力的因素，如空气密度、速度、物体形状和迎角等。本章将为理解飞机、汽车等交通工具的空气动力学设计奠定基础。 第十六章：气动弹性学简介 本章将简要介绍气动弹性学，研究气动力与结构弹性变形之间的相互作用。我们将探讨颤振、失速等气动弹性现象，以及它们对飞行器结构安全的重要性。本章将引导读者认识到流体力学与结构力学的交叉研究领域。 第十七章：生物流体力学 本章将探索流体力学在生物体内的应用。我们将研究血液循环、呼吸系统、鸟类飞行等生物过程中的流体力学原理。通过生物学案例，展示流体力学如何解释生命现象，并启发新的技术创新。 第十八章：计算流体力学（CFD）导论 本章将对计算流体力学（CFD）进行初步介绍。我们将阐述CFD的基本思想，包括离散化、求解算法等。本章将展示CFD作为一种强大的数值模拟工具，在解决复杂流体问题中的优势，并为有兴趣进一步深入学习的读者提供方向。 本书通过清晰的逻辑结构、严谨的数学推导、丰富的图示和实例，力求使读者能够系统地掌握流体力学的基本原理，理解各种流体现象的本质，并能够将所学知识应用于实际的工程技术问题中。

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这本书的例题和习题设置，展现出一种令人敬佩的层次感和深度。它不是那种仅仅在概念后面简单罗列几道代入数值的练习题，而是真正意义上的“思维体操”。我特别注意到，在每一个重要的理论单元结束后，作者都会设计一系列递进式的习题。第一类是纯粹的验证性质，帮你巩固对公式的直接应用；第二类开始引入约束条件的复杂变化，比如非完整约束或者移动的参考系；而最让我印象深刻的是那些“挑战性”的习题——它们往往需要你跳出书本上已经讲解过的特定模型，将不同的原理进行有机结合，甚至需要一定的物理直觉去构建初始假设。我花了一个周末来攻克其中一道关于陀螺进动的习题，过程中不断受挫，但最终通过对能量守恒和角动量守恒的灵活运用，得出结论的那一刻，那种知识融会贯通的喜悦感，是任何标准教程都无法比拟的。这本书的价值，很大程度上就体现在这些精心编排的“思维陷阱”和“突破口”上。

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如果说有什么地方需要改进，我认为是在对一些现代物理概念的“软着陆”处理上。这本书显然是以培养扎实的经典力学基础为首要目标，其内在的数学结构和严谨性达到了极高的水准。然而，在涉及到一些前沿领域（比如与广义相对论的接口部分，或者涉及到量子力学早期发展的某些思想萌芽）时，作者的处理显得有些仓促和保守。他倾向于将这些内容限制在脚注或极短的附录中，仿佛它们只是对主体结构的轻微扰动。我理解这种“纯粹性”的追求，但对于希望从这里起步，进而探索更广阔物理图景的读者来说，会感觉有些意犹未尽。就像是攀登到了一座宏伟的山峰顶端，却发现通往下一片景区的路径指示牌被收了起来。因此，我建议未来的读者，在读完核心内容后，必须立刻寻找其他侧重应用或前沿衔接的补充读物，否则可能会对整个物理学图景产生一种不完整的认知。

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初次接触这本书的行文风格，给我的感受就像是走进了一间灯光明亮但家具陈旧的物理实验室。作者的语言极其凝练，几乎没有一句多余的寒暄或铺垫。他似乎默认读者已经具备了扎实的微积分基础，直接切入主题，像一位经验丰富、不苟言笑的导师，用最简洁的语言描述最复杂的现象。例如，在讲解虚拟功原理时，他没有花大篇幅去追溯历史渊源，而是直接用简洁的向量表达给出了核心定义，然后紧接着就是一连串推导。这种“开门见山”的叙事方式，对于那些时间宝贵、目标明确的学习者来说无疑是福音，它极大地提高了信息密度。然而，对于初学者来说，这可能构成一个陡峭的学习曲线。我花了相当长的时间来适应这种“惜字如金”的表达习惯，很多时候需要停下来，对照着旁边的参考书，来“解码”作者省略掉的中间步骤。但一旦适应了这种节奏，你会发现，它迫使你主动思考，而不是被动接受，这本身就是一种高效的学习过程。

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这本书的索引和参考书目部分，透露出作者深厚的学术积累和一丝不苟的治学态度。索引的编排极其详尽，几乎每一个关键术语，无论是在正文还是在例题中被提及，都能被精准地定位到页码。这对于需要快速查阅特定公式或定义的科研工作者来说，是极大的便利，大大节省了在厚厚书本中“大海捞针”的时间。更值得称赞的是其参考书目——它不仅仅是一份简单的引用列表，更像是一张精心绘制的知识地图。作者列举了从十八世纪的经典著作到近几十年的权威教材，并且对每一本都做了简短的评价，指出了它们在哪个特定方向上的侧重。这使得这本书不仅是一本独立的教材，更成为了一个进入更深层次力学研究领域的“导航仪”。阅读完这本书，我感觉自己不仅掌握了一套分析问题的工具，更重要的是，获得了一份可以信赖的、指向未来学习方向的“路线图”。

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这本书的封面设计实在是太朴实无华了，拿到手的时候，我差点以为是哪个出版社的内部学习资料。那种深灰色的封底，配上醒目的白色宋体字，完全没有现在市面上那些畅销书为了吸引眼球而堆砌的华丽元素。不过，当我翻开内页，那份“朴实”立刻转化成了一种沉甸甸的专业感。油墨的质感非常好，纸张的磅数也恰到好处，没有那种廉价的塑料感，拿在手里很有分量，让人感觉自己捧着的不是一本书，而是一块知识的砖头。装帧工艺上看得出是下了功夫的，书脊的粘合非常牢固，即使我反复翻阅和查找公式，也没有出现任何散页的迹象。这种对物理形态的尊重，让我对即将展开的阅读内容充满了敬意，仿佛在暗示：这不是消遣读物，这是需要你投入精力的学术伙伴。我尤其欣赏它在章节标题和图表编号上使用的那种简洁、清晰的西文衬线字体，既保证了阅读时的视觉舒适度，又透着一股严谨的学院气息，绝非那种为了追求视觉冲击而牺牲可读性的设计。

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