散体动力学理论及其应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:冶金工业出版社

作者:吴爱祥 著

出品人:

页数:498

译者:

出版时间:2002-1

价格:42.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502428488

丛书系列:

图书标签:

• 散体动力学
• 颗粒物运动
• 离散元法
• 数值模拟
• 工程应用
• 材料力学
• 计算力学
• 物理建模
• 颗粒流动
• 多相流

《流体动力学理论及其应用》是一部深入探讨流体运动规律及其广泛应用的著作。本书系统地阐述了流体力学的基础理论，并结合大量实际工程问题，展示了理论在解决现实世界挑战中的强大能力。 第一部分：流体动力学基础理论 本书的开篇，首先聚焦于流体力学的基本概念和理论框架。 流体的基本性质： 详细介绍了流体与固体、气体、液体之间的根本区别，重点阐述了密度、压力、粘性、可压缩性、表面张力等关键物理参数的定义、测量方法及其对流体行为的影响。理解这些基本性质是后续理论推导和模型建立的基石。例如，本书会深入分析粘性如何导致流体内部产生摩擦阻力，以及在边界层理论中的重要性；可压缩性在高速流动和气体动力学中的作用。 流体静力学： 这一章节侧重于描述静止流体的力学特性。内容涵盖了帕斯卡定律、阿基米德原理、压强随深度的变化规律以及浮力等。本书会通过实例分析，例如潜水器的设计、大坝的受力分析、船体的稳定漂浮原理等，来生动地解释流体静力学的应用。 流体动力学： 这是本书的核心内容之一，详细介绍了流体在运动状态下的行为规律。 守恒定律： 重点讲解了质量守恒（连续性方程）、动量守恒（纳维-斯托克斯方程）和能量守恒（伯努利方程）在流体力学中的应用。本书会从不同角度推导和阐述这些方程，并分析其适用条件和局限性。例如，在讲解连续性方程时，会结合管道流动的截面积与流速的关系；在阐述伯努利方程时，会深入剖析其在翼型升力产生、文丘里流量计工作原理等方面的应用。 流型的分类： 详细区分了层流和湍流的特点、判别准则（如雷诺数）以及它们在不同流动状态下的表现。本书会通过对流动的可视化分析，例如流线、迹线、尘线等，帮助读者直观理解层流的有序性和湍流的复杂性。同时，也会讨论如何通过模型和实验来研究和控制湍流。 粘性流动的研究： 深入探讨了粘性流体运动的复杂性，重点介绍边界层理论。本书会详细解析边界层内的速度分布、压强变化以及边界层分离现象，并分析这些现象对物体表面阻力的影响。例如，在讲解边界层分离时，会联系到飞机机翼失速、汽车的空气动力学设计等实际案例。 无粘流动与势流理论： 介绍了在忽略粘性效应的理想流体模型下，如何利用势流理论来分析流动。内容包括势流方程、速度势和流函数等概念，以及如何运用这些工具来求解简单的二维流动问题，例如绕圆柱体的流动。本书也会说明势流理论在某些工程问题中的近似应用价值。 压缩性流体的动力学： 针对气体等可压缩流体，本书会专门开辟章节进行深入探讨。内容包括马赫数、声速、激波、膨胀波等概念，以及亚声速、跨声速、超声速和高超声速流动的特点。本书会结合航空航天工程中的实际问题，例如火箭发动机设计、超音速飞行器的气动布局等，来阐述压缩性流体动力学的原理。 第二部分：流体动力学在工程领域的应用 本书的后半部分，则将理论知识与实际工程问题紧密结合，展现了流体动力学作为一门工程科学的强大生命力。 航空航天工程： 飞机设计： 详细阐述了翼型设计、机翼升力与阻力的产生机制、飞机的稳定性和操纵性等。本书会分析不同翼型在不同迎角下的气动特性，以及如何通过优化气动外形来提高飞行性能，降低燃油消耗。 火箭与导弹： 探讨了火箭发动机的工作原理、推力产生、气动加热、弹道设计以及再入大气层的气动问题。书中会结合具体的数值模拟结果，展示流体力学在这些复杂系统设计中的核心作用。 航天器轨道动力学与姿态控制： 尽管主要关注流体动力学，本书也会适当地提及流体与航天器相互作用的某些方面，例如大气阻力对轨道的影响。 水利与船舶工程： 水力机械： 详细介绍水轮机、泵等水力机械的工作原理、效率分析以及流体动力学在优化设计中的应用。本书会通过对叶轮内部流动的数值模拟，来分析如何提高水力机械的性能。 船舶与海洋结构物： 探讨了船舶的阻力（摩擦阻力、形状阻力、兴波阻力）、推进效率、船体稳定性和操纵性。本书会结合船体型线优化、螺旋桨设计等案例，说明流体力学在提高船舶经济性和安全性方面的贡献。同时，也会涉及波浪与结构物之间的相互作用，例如海上平台的设计。 机械与化工工程： 管道流动与泵送系统： 深入分析了各种管道系统中的流动阻力、压降计算，以及泵和风机的选型与性能优化。本书会针对不同流体介质、不同管径和管路布置，提供详细的计算方法和工程经验。 换热器设计： 探讨了流体在换热器内的流动模式、传热机制以及如何通过流体力学分析来提高换热效率。书中会涉及管壳式、板式等不同类型换热器的流动与传热特性。 化工反应器设计： 分析了反应器内的流体混合、传质传热等过程，以及这些过程对反应效率和产品质量的影响。本书会结合搅拌器设计、多相流反应器分析等实例，说明流体力学在化工过程优化中的重要性。 环境工程： 大气污染扩散： 详细阐述了风场对污染物扩散的影响，以及如何利用流体力学模型来预测和评估大气污染的范围和浓度。本书会介绍高斯烟羽模型等经典模型，并讨论更复杂的数值模拟方法。 水体污染与输运： 研究了河流、湖泊和海洋中的水流运动，以及污染物在水体中的扩散和输运规律。本书会分析水坝下游的水流形态、河道冲刷与淤积等问题，并探讨如何控制水体污染。 其他领域： 生物流体力学： 探索了流体力学在生物学和医学领域的应用，例如血液流动、呼吸作用、鸟类飞行等。本书会介绍一些初步的生物流体力学概念和研究方法。 微流控与纳米流体： 介绍了在微小尺度下流体行为的特殊性，以及在微流控芯片、纳米器件等领域的应用前景。 本书特点： 《流体动力学理论及其应用》以其严谨的理论推导、丰富的工程实例、清晰的逻辑结构和深入的分析方法，为读者提供了一部全面而实用的流体力学参考书。本书不仅适合于高等院校机械、航空、水利、化工等相关专业的研究生和高年级本科生，也对从事相关工程技术领域的科研人员和工程师具有重要的参考价值。通过阅读本书，读者将能够深刻理解流体运动的奥秘，并掌握运用流体力学理论解决实际工程问题的能力。本书力求在理论深度和应用广度之间取得平衡，既能为读者打下坚实的理论基础，又能激发其将理论知识转化为创新实践的兴趣。

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这本书在介绍热力学和统计力学部分的内容时，展现了作者深厚的教学功底。它不像许多教科书那样直接跳入配分函数的复杂计算，而是花了大量的篇幅来构建宏观现象与微观粒子行为之间的桥梁。例如，对于理想气体行为的推导，作者不仅给出了标准的速度分布函数，还巧妙地引入了“相空间”这一抽象概念，并用生动的类比解释了为什么在宏观尺度上，熵增的不可逆性是必然的统计结果。我对“玻尔兹曼熵”的解读印象深刻，它清晰地揭示了信息论与热力学之间的深刻关联，这在其他同类书籍中往往是一笔带过的内容。作者的语言风格在这里变得更加哲学化，引导读者思考“什么是平衡？”这一根本问题，而非仅仅停留在计算温度和压力的层面。整体而言，这一章节成功地将一门看似枯燥的工程学科，提升到了探索宇宙基本规律的高度。

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这本书简直是物理学入门的绝佳选择！作者的叙述风格极其平易近人，即便是对量子场论和广义相对论只有初级了解的读者，也能很快跟上思路。书中对经典力学框架下，例如拉格朗日量和哈密顿量体系的阐述，细致入微，几乎将每一个数学推导步骤都掰开了揉碎了讲。我尤其欣赏作者在引入对称性概念时所采用的物理图像，比如通过具体的例子说明诺特定理如何将守恒律与物理系统的内在结构联系起来，这比单纯的公式堆砌要有效得多。此外，对于微扰理论的介绍也相当到位，展示了如何处理那些解析解难以求得的复杂系统。读完这部分内容，我对物理学中“美”的追求——即简洁而有力的数学结构——有了更深一层的体会。整本书的逻辑流淌非常自然，从最基础的运动学概念，稳步升级到更高阶的理论框架，让人感觉每翻一页都在收获实质性的知识。

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这是一本结构严谨、但叙述略显古板的学术著作。在涉及连续介质力学的那几章中，作者似乎更倾向于数学推导的完整性而非物理直觉的培养。所有的张量分析和微分几何工具都被毫不留情地应用在了流体力学和弹性理论的背景下。虽然从数学上讲无懈可击，但对于我这种偏好物理图像的读者来说，读起来略感吃力，需要频繁地查阅附录中关于张量运算的知识点。例如，对纳维-斯托克斯方程的推导，虽然每一步都清晰可见，但缺乏对“压力”和“剪切应力”在微观尺度上具体行为的深入剖析，使得这些方程更多地停留在代数表示层面，而不是物理过程的描述。这本书的价值主要在于其作为一本参考书的准确性，对于需要精确公式的场合，它无疑是一个可靠的来源，但如果期望获得启发性的阅读体验，可能需要更多的耐心去消化那些密集的符号。

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我必须说，这本书在处理固体物理基础的章节时，简直是教科书级别的典范。它没有一上来就用布洛赫定理吓退读者，而是先从晶格振动和声子的概念入手，构建了一个非常直观的量子图像。作者对“能带结构”的描述尤其精彩，通过类比一个被周期性势场限制的电子，详细解释了为什么导体、半导体和绝缘体会有截然不同的电学性质。书中对费米面和准粒子的介绍也处理得非常得当，即便是初次接触这些概念的读者，也能通过清晰的图示和数学推导理解其物理意义。特别是，作者在讨论电子-声子散射对材料电阻率影响时，引入了非常实用的线性近似方法，这对于后续进行材料模拟和设计工作有直接的指导价值。这本书的深度和广度在这部分得到了完美的平衡，既有理论的严谨性，又不失工程应用的指导性。

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关于这本书的最后一部分——随机过程与涨落理论——给我的震撼最大。作者在这部分展现了超越传统物理学的视野，将布朗运动、涨落-耗散定理与信息论的边界清晰地勾勒出来。我发现书中对非平衡态统计力学的介绍非常前沿，特别是关于介观系统和时间对称性的讨论，涉及到了许多前沿研究领域中尚未完全解决的问题。作者没有回避这些复杂性和不确定性，反而鼓励读者以批判性的眼光看待现有的理论模型。例如，书中对朗之万方程的构建，不仅解释了如何将噪声项引入动力学方程，还探讨了如何通过“噪声”来理解系统如何自发地趋向有序或无序。这种将不确定性视为物理本质一部分的探讨方式，极大地拓宽了我对“确定性”物理世界的认知边界。这本书真正做到了理论的深度与对前沿探索的勇气相结合。

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