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出版者:化学工业出版社

作者:周仕安

出品人:

页数:289

译者:

出版时间:1999-8

价格:24.00元

装帧:平装

isbn号码:9787502525231

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《流体力学与传热学基础》：揭示物质运动与能量传递的深层奥秘 导言：跨越工程实践与理论前沿的桥梁 在现代工程与科学研究的宏大叙事中，对物质运动规律和能量传递机制的深刻理解是实现技术突破的基石。《流体力学与传热学基础》一书，正是一部致力于系统阐述这两大核心学科基本原理、分析方法及其工程应用的权威著作。它旨在为读者，无论是初涉热力学与流体力学领域的本科生，还是寻求理论深化的研究生及工程师，提供一个全面、严谨且富有洞察力的学习平台。本书的价值不仅在于汇集了经典理论，更在于其强调理论与实际问题的紧密结合，力求构建一个从微观机理到宏观现象的完整认知框架。 第一部分：流体力学——物质在运动中的行为解析 流体力学是研究流体（液体和气体）静止或运动状态下规律的科学。本书将流体力学部分划分为若干逻辑清晰的章节，确保读者能循序渐进地掌握其精髓。 第一章：流体力学绪论与流体本构特性 本章首先界定了流体这一研究对象，阐明了其与固体在力学特性上的本质区别。重点探讨了流体的基本物理性质，包括密度、比重、粘度（牛顿流体与非牛顿流体）、表面张力以及可压缩性。粘性是流体运动的核心因素，因此，本章会深入剖析牛顿内摩擦定律，并引入流体的本构关系方程，为后续的动量方程建立奠定基础。 第二章：流体静力学 流体静力学是流体力学的入门基础，研究流体处于平衡状态时的受力情况。内容涵盖静力学基本原理，如压力随深度的变化规律（帕斯卡定律），以及如何应用等压面概念来分析复杂几何形状容器内的作用力与力矩。此外，浮力、浮心、稳性分析以及流体测压技术（如皮托管、压力传感器原理）也在此部分得到详尽论述。 第三章：流体运动学 运动学关注的是流体的运动描述，而不涉及产生运动的力。本书采用拉格朗日和欧拉两种描述方法，详细解释了流场的概念，包括流线、迹线和涡线。关键概念如流速场、流线倾角、物质导数（或随体导数）的物理意义被深入解析。对于速度场的分析，诸如流场的会聚、发散、旋转特性（旋度）的数学表达和物理含义是本章的重点。 第四章：流体动力学——控制方程的建立与应用 这是流体力学最核心的部分。本章基于四大基本守恒定律——质量守恒（连续性方程）、动量守恒（纳维-斯托克斯方程）、能量守恒和角动量守恒——推导出适用于不同流动情况的控制方程。 不可压缩牛顿流体：重点阐述了纳维-斯托克斯方程的简化形式（如欧拉方程和简化后的纳维-斯托克斯方程）。 经典解析解：通过对伯努利方程的推导、应用和局限性分析，讲解了圆管层流（泊肃叶流动）和圆盘绕流等经典解析解，帮助读者理解理想流动与粘性流动之间的桥梁。 量纲分析与相似性：引入雷诺数、傅汝德数等无量纲参数，结合π定理，讲解如何进行物理模型的缩尺设计和实验研究，这是连接理论模型与实际工程的重要工具。 第五章：粘性流动的深入分析 本章聚焦于粘性对流体运动的实际影响，主要围绕边界层理论展开。 边界层概念：阐述了在固体壁面附近，由于粘性作用形成的薄层——边界层。边界层内外的速度梯度和剪切应力是系统研究的重点。 流动分离与阻力：分析了流动发生分离的条件，以及由摩擦阻力和压差阻力构成的总阻力计算方法。 内部流动与外部流动：系统分析了圆管中的充分发展湍流（如摩阻因子与雷诺数的关系，穆迪图的应用）和翼型绕流的升力与阻力特性。 第六章：可压缩流动基础 对于高速流动（如航空航天领域），流体的密度变化不可忽略。本章引入了马赫数概念，重点分析了等熵流动、斜激波和正激波的形成、传播及其热力学分析，是理解超音速流动的关键。 第二部分：传热学——能量传递的机制与速率 传热学是研究能量在不同温度物质之间传递规律的科学。本书将传热过程划分为三大基本模式，并系统地探究其内在机理和计算方法。 第七章：传热学总论与导热基础 本章首先界定传热学的基本概念，如热流密度、导热系数、温度梯度等，并明确了热量传递的三个基本方式。重点在于导热现象。 傅里叶导热定律：深入剖析了热流密度与温度梯度的线性关系，这是导热分析的基石。 一维稳态导热：详细推导了平板、圆柱壁和球壁的稳态导热微分方程，并求解了无内热源和有内热源情况下的温度分布。傅里叶级数在求解非稳态问题中的应用被作为重点讲解。 热阻概念：引入热阻的概念来简化复杂结构的传热计算，特别是复合壁结构的热阻串联与并联计算方法。 第八章：瞬态导热 本章探讨温度随时间变化的非稳态导热问题。 集总参数法：在生物工程或小型设备中，当物体内部温度梯度可忽略时采用的近似解法，并界定时常数和毕奥数（Biot Number）的意义。 半无限大体导热：求解初始温度均匀的物体在受到阶跃或周期性边界条件下的温度场演化，引入误差函数（erf）。 利用导热形状因子：针对二维瞬态问题，介绍利用图解法或查表法快速估算复杂几何体瞬态导热速率的方法。 第九章：对流传热学 对流传热是流体力学与传热学交叉融合的领域，涉及流体运动对热量传递的增强作用。 对流传热基础：区分自然对流（浮力驱动）和强制对流（外力驱动）。重点分析了无量纲准则数（如努塞尔数Nu、彭克莱数Pr、格拉晓夫数Gr）的物理意义及其在无量纲关联式中的地位。 强制对流：详细推导了边界层内的能量方程，并利用相似性方法求解了平板的层流和湍流边界层内的努塞尔数关联式。圆管内流动（层流与湍流）的平均努塞尔数计算是工程应用的重要内容。 自然对流：分析了垂直平板、水平平板等典型几何外形周围的自然对流换热，尤其关注浮力项在动量方程中的处理。 第十章：辐射传热学 辐射传热是依靠电磁波进行的能量传递，是高温过程和真空环境下的主要传热方式。 辐射基本概念：定义了黑体、灰体、漫反射表面等理想化模型。阐述了辐射强度、辐射力、形状因子（视图因子）等关键参数。 形状因子计算：详细介绍了计算复杂几何体之间辐射换热形状因子的代数方法，包括互易性原理、叠加原理和辐射网络法。 辐射换热分析：重点分析了黑体腔体之间的辐射换热，以及灰体之间包含大气吸收和散射的辐射网络模型建立与求解。 第十一章：传热与流动的耦合问题 本章将前述知识融会贯通，探讨实际工程中流体流动与热量传递同时发生的复杂系统。包括： 换热器设计基础：讲解了并流、逆流等不同流向换热器的基本原理、对数平均温差（LMTD）法和有效-传热系数（NTU）法的应用，以及换热器性能评估指标。 相变传热概述：简要介绍了沸腾和凝结等相变过程中独特的传热特性，特别是核态沸腾和膜态沸腾的机理。 结语：面向未来的工程思维 《流体力学与传热学基础》通过严谨的数学推导、详尽的物理图像和丰富的工程案例，旨在培养读者运用守恒思想解决实际问题的能力。它不仅是知识的载体，更是工程思维训练的工具，为读者后续深入研究计算流体力学（CFD）、热交换器设计、能源工程和环境工程等前沿领域打下了坚实而全面的基础。全书结构严谨，内容详实，是工程师和科研人员案头的常备参考书。

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坦白说，《机械基础》这本书的内容非常扎实，它不是那种“翻翻就能懂”的快餐式读物，而是需要静下心来，一点点啃的硬骨头。我印象最深的是关于机械零件强度设计的那一部分。书中详细介绍了各种失效模式，包括屈服、断裂、疲劳等等，并且给出了详细的计算方法和设计准则。我尝试着按照书中的步骤，对一个简单的轴进行应力分析，虽然计算过程相当繁琐，但当我最终得到一个满足安全要求的尺寸时，那种成就感是无与伦比的。书本的语言风格相对比较正式和学术，但又不失严谨性，我觉得这对于培养严谨的学习态度非常有帮助。我发现，很多时候我理解不了某个概念，并不是因为概念本身有多难，而是因为我之前的某些基础知识不够牢固。这本书就像一面镜子，让我清晰地认识到自己的知识盲区，从而有针对性地去弥补。

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我个人认为，《机械基础》这本书最大的亮点在于它对基础理论的深刻剖析。它不仅仅是告诉你“是什么”，更重要的是告诉你“为什么是这样”。我记得书中有一章详细讲解了材料的塑性变形机理，从晶体学角度解释了金属材料是如何在受力下产生形变的。这种深入的解释让我对材料的宏观性能有了更深层次的理解。书本的案例选择也十分精妙，涵盖了机械工程的各个分支，从微观的材料结构到宏观的机械系统，都给出了详实的应用示例。我特别欣赏书中关于可靠性分析的内容，它让我认识到，在实际工程中，我们必须充分考虑各种不确定性因素，并采取相应的措施来提高产品的可靠性。

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这本书给我的感觉就像一位经验丰富的老工匠，用最朴实无华的语言，却能把最精深的技艺娓娓道来。我特别赞赏它在介绍机械摩擦和润滑时所采用的方法。不同于其他书籍泛泛而谈，它深入探讨了不同摩擦状态下的磨损机理，并且详细介绍了各种润滑剂的性能特点和选择依据。我记得书中有一个章节专门讲到滚动轴承的寿命计算，那个公式涉及到的参数非常多，一开始看得我头晕眼花。但当我仔细阅读完后面的解释，并对照着书中的表格进行参数查找时，我才慢慢理解了每一个参数背后的物理意义。书本的排版也非常用心，字体大小适中，行距合理，即使长时间阅读也不会感到疲劳。而且，重要的公式和概念都有高亮或者加粗处理，方便我快速回顾和记忆。

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这本书就像一本厚重的百科全书，里面涵盖了机械领域最基本、最重要的知识。我记得有一段内容是关于机械振动的分析，里面介绍了自由振动、受迫振动、阻尼振动等概念，并且给出了相应的微分方程求解方法。虽然微分方程对我来说已经有些年头了，但书中的讲解非常细致，一步步地引导我回忆和理解。让我印象深刻的是，书中将复杂的理论问题与实际的工程应用紧密结合。比如，在讲解机械失效分析时，书中列举了很多真实案例，分析了失效的原因和预防措施，这让我看到了理论知识在实际工程中的巨大价值。我感觉这本书不仅仅是知识的传递，更是一种思维方式的培养，它教会我如何去分析问题、解决问题。

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这本书我读了大概有几个月了，期间反复翻阅，每次都有新的体会。最初拿到《机械基础》的时候，我抱着一种“先睹为快”的心情，毕竟是领域内的经典，总想看看里头究竟藏着什么“宝贝”。刚开始读的时候，确实有些吃力，里面涉及到一些我之前接触比较少的理论知识，比如材料力学的应力、应变分析，还有一些关于机构运动学和动力学的概念，光是理解这些就花了我不少时间。书本的讲解逻辑非常严谨，每一步推导都力求清晰，这对于我这样一个基础相对薄弱的读者来说，既是挑战也是福音。我尤其喜欢书中大量的图示和案例分析，它们将抽象的理论具象化，让我能更直观地理解那些复杂的机械原理。比如，在讲到齿轮传动时，书中不仅有详细的齿形绘制和传动比计算，还配有不同类型齿轮在实际应用中的图片，像是汽车变速箱、工业减速机等等，这让我立刻能联想到生活中常见的机械装置，感觉那些枯燥的公式一下子有了生命。

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这本书给我最深刻的感受就是它的严谨和系统。我之前接触过一些机械方面的书籍，但都感觉不够全面，或者讲解不够深入。《机械基础》这本书的内容非常全面，从机械零件的设计、材料选择，到机械系统的运动分析、动力学仿真，几乎涵盖了机械工程的所有基础知识。我特别喜欢书中关于设计流程的讲解，它详细介绍了从需求分析、概念设计到详细设计、制造检验的整个过程，让我对机械设计的整体流程有了清晰的认识。书本的语言风格非常专业，但又不失清晰易懂，它用非常严谨的逻辑，一步步地引导读者深入理解机械工程的本质。

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这本书的价值在于它提供了一个扎实的知识框架，让我能够将零散的机械知识串联起来。我记得在阅读关于机械加工工艺的那一部分时，书中对各种加工方法（如车削、铣削、磨削等）的原理、适用范围和精度等级都进行了详细的介绍。这对于我理解不同零件的制造过程非常有帮助。书中的配图质量很高，清晰地展示了各种机械零件的结构和运动状态，这大大减轻了我的阅读负担。我觉得这本书的作者非常懂得如何引导读者思考，它提出的问题往往能触及问题的核心，并且鼓励读者自己去寻找答案。

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《机械基础》这本书的魅力在于它的系统性和全面性。我之前接触过一些机械方面的零散知识，但总感觉不成体系。读了这本书之后，我才意识到，原来机械设计是一门如此庞大的学科，它包含了材料、力学、传动、控制等多个子领域。书本在介绍机械传动时，对于各种传动方式的优缺点分析得非常透彻，例如链传动、带传动、齿轮传动之间的选择，不仅仅是简单的性能罗列，还结合了实际应用场景，给出了非常具有指导意义的建议。我尤其喜欢书中关于公差与配合的那部分内容。如何精确地控制零件的尺寸，如何保证不同零件之间的顺利装配，这些看似细微之处，却直接关系到机械产品的质量和性能。书中的讲解让我第一次真正理解了“精密”的含义。

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《机械基础》这本书的阅读体验是一次深刻的知识探索之旅。我之前一直觉得机械设计是一个非常实践性的领域，但这本书让我看到了其背后蕴含的深厚理论基础。我印象深刻的是书中关于动力学分析的部分，它不仅介绍了牛顿第二定律在机械系统中的应用，还深入探讨了能量守恒定律和动量守恒定律的原理。书本的案例分析十分丰富，而且具有很强的代表性，让我能够将理论知识与实际工程问题紧密联系起来。我发现，当我遇到一些模糊的概念时，只要回到书中查找，总能找到清晰的解释和详细的推导过程。

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当我打开《机械基础》这本书时，我被它内容的深度和广度所震撼。这本书的内容非常丰富，从最基础的材料力学原理，到复杂的机械系统设计，几乎无所不包。我尤其对书中关于机械设计准则的阐述印象深刻。书本强调了安全性、可靠性、经济性和可制造性等多个方面的考量，并且详细介绍了如何在设计过程中平衡这些相互制约的因素。我尝试着运用书中的一些设计方法，对一个简单的结构件进行优化，虽然最终的结果并不完美，但整个过程让我学到了很多。书中的语言风格十分专业，但并非晦涩难懂，它采用了一种非常清晰、有逻辑的叙述方式，让即使是初学者也能逐步理解。

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