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出版者:中国物资出版社

作者:杨国华

出品人:

页数:534

译者:

出版时间:1999-10

价格:60.00元

装帧:

isbn号码:9787504716729

丛书系列:

图书标签:

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好的，这是一份为一本名为《热流体动力学基础与应用》的图书撰写的详细简介，它完全不涉及“炭素材料”的内容。 --- 《热流体动力学基础与应用》图书简介 导言：探索物质运动与能量传递的宏大叙事 流体力学与热力学是现代工程科学与自然科学中最为核心的两大学科，它们共同构成了描述物质运动、能量转换与传递的基础框架。在无数的工程实践——从高效能的燃气轮机设计、先进的航空航天推进系统，到微观尺度的电子设备散热、生物医学流体模拟——热流体动力学（Thermofluid Dynamics）始终扮演着至关重要的角色。 《热流体动力学基础与应用》旨在为读者构建一个坚实而全面的知识体系，系统性地梳理从基本理论推导到复杂工程问题求解的全过程。本书不仅深入探讨了流体运动的内在规律和热量传递的物理机制，更着重于将这些理论知识与实际应用场景紧密结合，以期培养读者解决复杂工程问题的能力。 第一部分：流体力学——流动的本质与规律 本书的第一部分聚焦于流体力学的基石。我们从流体的基本概念入手，详细阐述了流体的本构关系、粘性效应以及流体静力学原理。 1.1 连续介质假设与基本方程 详细推导了描述流体运动的 Navier-Stokes 方程组，这是理解所有湍流和粘性流动的核心。我们不仅仅停留在方程的罗列，而是深入剖析了控制方程中各项的物理意义，包括惯性项、压力梯度项、粘性项以及外力项。此外，还涵盖了质量守恒（连续性方程）和动量守恒（牛顿第二定律在流体中的体现）的精确表述。 1.2 层流与湍流的界限 对层流和湍流这两种截然不同的流动状态进行了深入对比分析。通过对雷诺数（Reynolds Number）的物理意义的深入探讨，解释了流动失稳的机制。书中引入了湍流模型的概念，如雷诺平均 Navier-Stokes（RANS）方程，并介绍了标准 $k-epsilon$ 和 $k-omega$ 模型在工程计算中的应用局限与优势。 1.3 边界层理论与流动分离 边界层理论是理解流体与固体表面相互作用的关键。我们详细分析了 Blasius 方程在平板上的解，探讨了压强梯度对边界层发展的影响，并着重研究了流动分离现象——这一现象在气动外形设计和管道流动中具有极高的重要性。 1.4 相似性与量纲分析 量纲分析和相似性原理是工程设计中不可或缺的工具。本书系统介绍了 Buckingham $Pi$ 定理，并展示了如何利用无量纲数（如马赫数、傅汝德数等）来简化复杂问题，并实现物理模型与原型之间的有效缩放。 第二部分：热力学与传热学——能量的转化与传输 第二部分转向能量的视角，系统阐述了热力学定律在流体系统中的应用，以及热量传递的三种基本模式。 2.1 热力学第一定律与能量方程 在流体背景下重新审视热力学第一定律。详细推导了包含对流项和扩散项的能量守恒方程，特别关注了粘性耗散项在不可压缩流体中的贡献。对于可压缩流，则重点分析了等熵过程和绝热过程的特性。 2.2 传热学的基本机制 热量传递是所有热流体问题的核心。 导热（Conduction）： 深入探讨了傅里叶定律，并解析了在复杂几何和非均匀介质中的瞬态导热问题，例如使用分离变量法和拉普拉斯变换求解的经典案例。 对流（Convection）： 这是本书的重点。区分了自然对流与强制对流。对流传热系数的确定是关键，我们通过大量努塞尔数（Nusselt Number）的经验关系式和理论推导，指导读者如何计算边界层内的热量交换速率。 辐射（Radiation）： 虽然在许多低速流动中辐射影响较小，但对于高温环境（如燃烧室或航空航天器再入），辐射传热不可忽视。书中涵盖了黑体辐射定律、灰体辐射以及在有限空间内气体辐射特性的计算方法。 2.3 传热与流动的耦合效应 真正的热流体问题往往是传热与流动相互耦合的。本书特别安排了章节讨论“热边界层”的形成与发展，研究了温度梯度对流体粘度（特别是气体）和密度（特别是液体）的影响，从而间接影响流场结构。 第三部分：进阶主题与工程应用 在扎实的理论基础上，第三部分将视角拓展到更具挑战性的前沿领域和实际应用。 3.1 燃烧流场与化学反应动力学 对于涉及能量释放的系统（如内燃机、火箭发动机），化学反应速率与流体混合过程的耦合至关重要。书中介绍了火焰传播理论，包括预混火焰与扩散火焰的特性，以及如何利用化学动力学模型来预测火焰位置和污染物生成。 3.2 可压缩流动的特殊性 在高速飞行器设计中，流体的可压缩性特征占据主导地位。详细分析了声速、马赫数对流场的影响。重点讨论了激波的形成、强度分析（斜激波和正激波的计算）以及膨胀波，这是设计超音速和高超音速飞行器不可或缺的知识。 3.3 多相流基础 许多工程系统涉及气液、固液或气固混合物。本书提供了多相流的基础分类（如气泡流、环状流、浆体流）和主要的建模方法，例如欧拉-欧拉模型（Euler-Euler）和欧拉-拉格朗日模型（Euler-Lagrange），以应对复杂的工业过程。 3.4 计算流体力学（CFD）导论 现代工程设计严重依赖数值模拟。本部分对计算流体力学的基础流程进行了介绍，包括离散化方法、网格生成的重要性，以及求解器（如SIMPLE算法）的原理。虽然不深入编程细节，但旨在帮助读者批判性地理解 CFD 结果的可靠性和局限性。 目标读者与学习价值 本书的编写风格严谨而又不失清晰，理论推导详尽，辅以大量的工程实例和插图说明。它适用于高等院校的机械工程、航空航天工程、能源与动力工程等专业的高年级本科生和研究生。对于从事相关领域研发工作的工程师和研究人员而言，本书是深入理解和解决实际热流体问题的必备参考手册。掌握本书内容，读者将能够从根本上理解能量与物质在工程系统中的行为，为设计更高效、更可靠的系统提供坚实的理论支撑。

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初读这本书的章节结构，我立刻被作者那清晰的逻辑线条所吸引。它没有采用那种堆砌专业术语的晦涩写法，而是像一位经验老到的导师，循序渐进地引导读者进入一个全新的知识领域。信息的组织脉络非常清晰，每一章的开头都会有一个精炼的概述，点明本章的核心要义，然后通过层层深入的论述进行展开。更妙的是，作者总能在关键节点穿插一些极具启发性的案例分析或者历史典故，使得原本可能枯燥的理论变得生动起来，让人在理解概念的同时，也能体会到其在实际应用中的复杂性和多样性。这种写作手法，极大地降低了阅读门槛，让即便是初涉此道的读者也能快速抓住重点，建立起系统的认知框架。可以说，作者在内容组织上的功力，已经达到了炉火纯青的地步，读起来酣畅淋漓，毫无窒碍之感。

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这本书最让我感到震撼的，是它所蕴含的宏大叙事和前瞻性视角。作者并非仅仅停留在对现有知识的梳理和总结上，而是巧妙地将历史的纵深感与未来的可能性融为一体。在论述每一个主题时，他都会不自觉地将目光投向更广阔的背景，探讨其在更宏大体系中的地位和演变趋势。这种“见微知著”的能力，使得整本书的格局被极大地打开，不再局限于某个狭隘的领域。读完之后，我感觉自己对所涉及的领域有了一种全新的、提升了维度的认知，仿佛站在一个更高的山峰上俯瞰全局。这种超越当下、预见未来的洞察力，是真正伟大作品的标志，它激发了我强烈的求知欲，促使我去思考那些尚未被完全解答的问题，充满了振奋人心的力量。

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这本书的装帧设计真是别具匠心，那种低调而又不失质感的封面，让人一上手就感觉沉甸甸的，仿佛握住了某种历史的厚重感。内页的纸张选用也非常考究，触感细腻，字体的排版布局疏密有致，阅读起来眼睛非常舒服，即便是长时间沉浸其中，也不会感到明显的疲劳。装订工艺也属上乘，书脊平整有力，翻页时流畅自然，足见出版方在细节处理上的用心。整体来看，它不仅仅是一本书，更像是一件值得收藏的艺术品，那种对物质本身的尊重和对阅读体验的极致追求，在如今这个追求快速消费的时代显得尤为珍贵。我喜欢那种翻开书页时，能闻到一股淡淡的墨香和纸张特有的气味，这种感官上的享受，是电子阅读永远无法替代的。这本书的物理形态本身就在无声地诉说着它的价值和内容的深度，让人愿意花时间去慢慢品味，去感受作者试图通过这种实体媒介传递给读者的那份匠心独运。

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这本书的文字风格如同山间的清泉，看似平淡，实则蕴含着深厚的底蕴和强大的穿透力。作者的语言精准而富有表现力，没有丝毫的矫揉造作。他擅长使用那种简洁有力的短句来阐述复杂的观点，使得信息传递的效率极高。在一些需要描绘宏大图景或复杂机制时，作者又能迅速切换到一种更具画面感的叙事模式，让读者仿佛亲眼目睹了那些抽象的概念是如何在现实世界中运作的。我尤其欣赏作者在保持客观科学性的同时，没有丢失掉对事物本质的哲学思辨。他总能在介绍完“是什么”和“怎么做”之后，适时地提出“为什么会是这样”，这种对事物深层原因的追问，极大地拓宽了读者的思维边界，让人在合上书本后，仍能久久回味其中的哲理。

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阅读这本书的过程中，我发现作者对于细节的把控达到了近乎偏执的程度。书中引用的数据和图表都经过了极为严谨的核实，几乎找不到任何可疑的模糊地带。那些复杂的公式推导或实验过程描述，都力求精确无误，体现了作者严谨的学术态度。但这种严谨并未带来阅读上的枯燥，反而增添了一种信服力。每当遇到一个关键结论时，作者总会提供充分的佐证材料，这些佐证材料的来源广泛，涵盖了多个学科领域，展现了作者广博的知识储备。这种对真实性和精确性的追求，让这本书不仅仅是一份知识的传递，更像是一份可靠的参考资料，让人在学习和研究时，可以完全信赖其中的论断，无需再花费额外精力去交叉验证那些基础性的信息点。

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