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出版者:西南交通大学出版社

作者:南征

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2005-5-1

价格:28

装帧:简裝本

isbn号码:9787811040265

丛书系列:

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《流体力学基础与应用》 内容概要 本书聚焦于流体力学这一经典而又充满现代应用前景的学科领域，旨在为读者提供一个扎实且深入的理论基础，并结合大量实际工程案例，展现流体力学在各个工业和科研领域中的强大生命力。全书结构严谨，内容由浅入深，力求在保证理论深度的同时，兼顾工程应用的可操作性。 第一部分：流体力学基本概念与流体静力学 本书开篇即对流体（液体和气体）的本构特性进行详尽阐述，清晰界定流体的宏观属性，如密度、比重、粘度等。我们深入剖析了牛顿内摩擦定律以及流体的分类（如牛顿流体与非牛顿流体），为后续的动力学分析奠定基础。 在流体静力学部分，我们着重探讨了静止流体中的受力平衡问题。核心内容包括压力的定义、不同形式的压力测量方法（如皮托管、压力传感器原理），以及帕斯卡定律在液压系统中的应用。书中详细推导了流体在重力场下的压力分布规律，并专门讨论了曲面上的总静水压力计算，辅以船体浮力、浮心、稳性分析等经典工程问题，使读者能够精确掌握静止流体对物体施加的作用力。 第二部分：流体力学基本方程组 本部分是全书的理论核心。我们系统地介绍了描述流体运动的四大基本方程： 1. 连续性方程（质量守恒）：从物质点和控制体两种视角，详细推导了定常与非定常流动的连续性方程，并阐述了其在管道流量计算和流管分析中的应用。 2. 欧拉方程与纳维-斯托克斯方程（动量守恒）：首先引入了无粘流体的欧拉方程，讲解了伯努利原理的严格推导与物理意义。随后，本书重点阐述了粘性流体的核心方程——纳维-斯托克斯（N-S）方程，对其中各项（惯性项、压力梯度项、粘性扩散项）的物理含义进行深入剖析，特别是其在描述湍流和边界层现象中的作用。 3. 能量方程（能量守恒）：针对热力学过程与流动的耦合，推导了考虑粘性耗散和热传导的能量方程，为热流体问题的分析提供了工具。 第三部分：流动分析方法与相似律 为解决复杂的N-S方程，本书引入了重要的分析工具和方法论： 1. 流线、迹线与流位线：清晰区分这三个概念，并利用速度场矢量函数描述流场的几何特征。 2. 无量纲数与相似律：深入讲解雷诺数（$Re$）在判断流动状态（层流与湍流）中的决定性作用。通过量纲分析法（如 Buckingham $pi$ 定理），推导并应用了诸如傅汝德数、韦伯数等关键无量纲参数，指导风洞实验和模型试验的设计，确保工程缩尺模型的有效性。 3. 边界层理论基础：引入普朗特（Prandtl）的边界层概念，讨论了摩擦阻力产生的原因，并对平板上的速度廓线进行了初步分析。 第四部分：典型流动分析 本部分将理论应用于具体的工程流动场景： 1. 内部流动（管道流动）：详细分析了粘性流体在圆管中的层流和湍流状态。重点讨论了沿程阻力损失（达西-魏斯巴赫公式）和局部阻力（局部水头损失系数），并引入了经典的 Moody 图，用于快速确定管道中的摩擦系数。此外，对非圆截面管道、突然收缩与扩张等工程管道附件的局部损失进行了定量分析。 2. 外部流动与阻力：探讨流体绕过物体时的流动特性。核心内容包括绕平板的阻力计算（摩擦阻力）和绕流体绕物体的阻力（压差阻力），并讨论了流体分离现象、尾流的形成及涡流脱落对结构物的影响。 3. 可压缩流动基础：作为向更高级学科过渡的章节，本书简要介绍了当流速接近音速时，流体动力学特性的显著变化。引入马赫数（$Ma$）的概念，讨论了等熵流动、等温流动以及激波的形成与特性，为航空航天领域的初步分析打下基础。 第五部分：流体力学在工程中的应用案例 为强化理论与实践的结合，本书在最后部分精选了多个工程应用案例进行深入剖析： 水利工程：堰流、泄洪道水流特性的模拟与分析。 机械工程：泵、风机等旋转机械中的流体动力学分析，重点探讨叶轮设计中的效率与空化现象。 环境工程：污染物在河流和大气中的扩散模型基础，基于对流-扩散方程的初步探讨。 生物工程：血液流动在血管中的非牛顿特性分析，以及人工心脏瓣膜的设计考量。 本书特色 本书的特点在于其严谨的数学推导与工程直觉的平衡。每章均配有大量的例题和习题，旨在训练读者将抽象的物理方程转化为解决实际工程问题的能力。对于复杂的积分和张量表示，本书采用清晰的、逐步展开的方式进行阐释，确保初学者也能跟上思路，同时为高年级学生和研究人员提供坚实的参考基础。本书强调物理图像的建立，而非单纯的公式记忆，力求让读者真正理解流体运动背后的物理机制。

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在阅读体验上，这本书的语言风格非常独特，它不像某些老旧的教材那样充满着陈旧的、令人费解的术语堆砌，而是采用了一种非常现代、流畅且富有启发性的叙述方式。作者似乎非常擅长用最朴素的语言去勾勒出最深奥的物理图景。在介绍量子力学基础时，那种娓娓道来的语气，就像一位经验丰富的导师在耳边轻轻点拨，而不是冰冷的知识灌输。这种亲和力使得我在面对那些本应是学习难点的章节时，反而感到了极大的安心和兴趣。它成功地消解了物理学习中常见的“畏难情绪”，让人相信，只要投入思考，即便是最前沿的物理概念也是可以被理解和欣赏的。

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我必须强调一下这本书在概念深度挖掘上的细腻处理，这绝对是区分优秀教材和普通教材的关键所在。很多我们习以为常的物理“常数”或“定律”，在这本书中都被置于一个更宏大的历史和哲学背景下去审视。例如，在讨论守恒定律时，作者不仅解释了其数学形式，更深入探讨了诺特定理的深刻含义，将抽象的对称性与具体的物理守恒现象紧密联系起来。这种处理方式极大地提升了学习的层次感，让我们不再满足于“知道是什么”，而是渴望探究“为什么是这样”。它培养的是一种对物理世界底层规律的敬畏感和探索欲，这种思维训练，对于任何想在科学领域走得更远的人来说，都是无价之宝。

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这本书的习题设计简直是一场智力上的探险，它成功地避开了那种重复劳动式的机械计算，而是将重点放在了对物理思想的综合运用上。很多习题的设置非常贴合实际情境，让人感觉仿佛不是在解一道题，而是在解决一个真实世界中遇到的微型工程问题。我特别欣赏那些需要跨章节知识融会贯通的综合题，它们迫使你必须跳出单一知识点的框架，去构建一个完整的物理模型。完成这些题目后，带来的成就感是无可比拟的，它证明了你已经真正掌握了所学知识的精髓，而不仅仅是记住了几个公式。更重要的是，配套的详细解题步骤和思路解析，不是简单地给出答案，而是展现了物理学家是如何思考问题的，这种教学方式的价值，远超出了分数本身。

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我得说，这本书在内容覆盖的广度和深度上，确实给我带来了极大的惊喜，远远超出了我对一本“简明教程”的固有印象。它并没有因为追求“简明”而牺牲掉核心概念的严谨性，反而是在复杂的理论推导过程中，找到了一种近乎完美的平衡点。举例来说，在热力学部分，作者对于熵增原理的阐述，不仅仅停留在公式的罗列，而是深入挖掘了其统计力学基础，用一种非常直观的方式引导我们理解无序性的必然趋势。这种处理方式，使得原本偏向宏观的理论，有了一条清晰的、可以追溯到微观层面的路径。我过去在其他地方学习这些内容时，常常感觉知识点之间是割裂的，但在这本书里，我能明显感受到不同物理分支之间内在的逻辑联系是如何构建起来的，仿佛打开了一扇通往物理世界统一性的窗口。

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这本教材的排版和装帧设计实在是让人眼前一亮，拿在手里就有种爱不释手的感觉。纸张的质感非常厚实，印刷的油墨清晰，即便是长时间的阅读也不会让眼睛感到疲劳。尤其值得称赞的是，书中许多复杂公式和图形的呈现方式，设计得极为巧妙。很多教科书里那些密密麻麻、让人望而生畏的公式，在这里经过精心布局，仿佛变成了一种视觉上的享受，而不是单纯的知识堆砌。图示部分更是体现了编者的高水准，那些示意图不仅准确无误，而且色彩搭配和谐，层次分明，对于理解那些抽象的物理概念起到了画龙点睛的作用。比如在讲解电磁场的矢量分析时，如果能配上这种高清晰度、多角度的立体图解，无疑能大大降低初学者的理解门槛。总而言之，从物理载体的角度来看，这本书在设计美学和阅读体验上，绝对是教科书中的佼佼者，体现了对读者体验的深度关怀。

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