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出版者:西南交通大学出版社

作者:禹华谦

出品人:

页数:268

译者:

出版时间:2007-3

价格:19.80元

装帧:

isbn号码:9787811044713

丛书系列:

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• 计算流体力学

《流体运动的奥秘：从基础到前沿》 本书是一部关于流体现象的深度探索，旨在揭示物质在流动状态下的内在规律及其广泛应用。我们并非着眼于工程领域的具体应用，而是更侧重于对流体行为本身 fundamental 性的理解，从微观的分子运动到宏观的巨型系统，力求呈现一个完整而清晰的流体世界图景。 第一部分：流体基础理论的构建 本部分将为您打下坚实的流体动力学理论基础。我们将从流体的基本概念入手，详细阐述什么是流体，其与固体和气体的本质区别，以及粘性、密度、比重、表面张力等关键物理性质。 流体静力学：静止流体的力量 我们将深入研究静止流体所产生的压力特性。从帕斯卡定律的原理到连通器效应的实际表现，再到浮力与阿基米德原理的详细推导，您将理解为何物体在流体中会漂浮或下沉，以及压力如何随深度变化。我们将通过经典实验和直观的数学模型来佐证这些概念，帮助您建立对静止流体行为的深刻认识。 流体动力学：流动的世界 进入流体运动的领域，我们将介绍描述流体运动的基本方程组，如欧拉方程和纳维-斯托克斯方程。虽然我们将回避工程计算的复杂性，但会对这些方程的物理意义进行详尽的剖析，解释守恒定律（质量守恒、动量守恒、能量守恒）在流体流动中的体现。我们将探讨层流与湍流的本质差异，分析影响流体流动状态的因素，并引入流函数和速度势等概念，用于简化某些理想流体的分析。 流体的基本性质与本构关系 粘性是流体运动中最具挑战性的性质之一。我们将详细讲解牛顿流体和非牛顿流体的区别，并探讨不同流体在剪切力作用下的行为差异。此外，我们将讨论可压缩性、热力学性质（如温度、压力、密度之间的关系）以及流体的相变现象，为理解更复杂的流体行为奠定基础。 第二部分：流体运动的普遍规律与现象 在建立基本理论框架后，我们将聚焦于流体运动中的一些普遍存在的现象和关键原理，这些原理在各种尺度和介质中都具有指导意义。 流动相似性与量纲分析 如何将实验室的实验结果推广到实际情况，或者将一种流体的流动规律应用于另一种流体？量纲分析和相似性原理是解决这一问题的利器。我们将介绍普朗特提出的相似准则，以及雷诺数、弗劳德数、马赫数等重要无量纲数在描述流体流动状态中的作用。通过这些工具，我们可以有效地设计和解释流体实验，而无需进行大规模的数值计算。 边界层理论：近壁面的特殊舞蹈 当流体绕过固体表面流动时，一个薄薄的边界层会在表面附近形成，这里的粘性效应尤为显著。我们将深入剖析边界层的形成机理，探讨其厚度、流动状态（层流边界层与湍流边界层）以及它对整体流动的影响。我们将介绍普朗特的经典边界层理论，以及其后续的发展，帮助您理解边界层在各种流动现象中的关键作用。 流体中的能量传递与转化 流体运动并非孤立的，它伴随着能量的传递和转化。我们将研究伯努利方程的推导及其物理意义，理解压力能、动能和位能之间的相互转化。此外，我们还将探讨能量耗散的机制，如粘性摩擦产生的热量，以及能量在流体系统中的损失途径。 涡旋动力学：旋转的艺术 涡旋是流体中最常见也最迷人的结构之一。我们将从基本概念出发，探讨涡的产生、演化和消散过程。我们将介绍涡的拓扑结构，以及涡系（如马赫带、涡街）的形成及其对流体运动的影响。通过对涡旋动力学的研究，可以更深入地理解许多复杂流动的本质。 第三部分：前沿探索与理论展望 在掌握了流体的基础和普遍规律后，我们将目光投向流体研究的前沿领域，探讨当前研究的热点和未来的发展方向。 微尺度流体与生物流体 随着科技的发展，我们对微观世界的探索越来越深入。微米乃至纳米尺度的流体行为呈现出与宏观尺度截然不同的特性，例如表面张力的主导作用、偶极子效应等。我们将介绍微流控技术中涉及的基本流体原理，以及生物体内 fluids 的流动机制，如血液在血管中的流动、细胞内物质的输运等，探讨这些领域的独特挑战和研究方法。 湍流的本质：未解之谜 尽管我们对湍流的认识已取得巨大进展，但其深层机制仍然是流体力学领域最具挑战性的问题之一。我们将回顾湍流研究的历史，介绍当前主要的湍流模型和理论，如雷诺平均方法、涡黏性模型等，并探讨直接数值模拟（DNS）等先进的计算手段。我们将强调湍流的随机性、多尺度性和耗散性，并展望未来可能的研究方向。 计算流体力学（CFD）的基本理念（不涉及具体工程应用） 我们将简要介绍计算流体力学（CFD）的基本思想，即如何利用数值方法求解流体动力学方程。我们将讨论离散化、网格划分、求解器选择等基本概念，但重点将放在其作为一种理解流体行为的理论工具，而非工程设计工具。我们将强调CFD在验证理论、探索复杂流动现象方面的作用。 本书致力于为您提供一个全面而深入的流体世界视角，让您在离开具体工程应用的光环后，依然能够欣赏流体运动的内在美学和普适性科学原理。我们相信，通过对这些 fundamental 概念的理解，您将能够以更广阔的视野看待自然界和科学世界中的各种流动现象。

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第二段： 坦率地说，我之前尝试过几本国外引进的流体力学教材，那些书的深度毋庸置疑，但阅读起来实在是一种煎熬。公式多如牛毛，图表密密麻麻，很多基本概念的铺垫严重不足，读完一章下来，人几乎要散架了。因此，当我拿起这本《XX流体力学》时，心中其实是抱着“再试一次”的心态。这本书的结构设计堪称一绝，它采用了“宏观到微观，现象到本质”的叙事逻辑。开篇没有直接抛出纳维-斯托克斯方程，而是从我们日常生活中常见的现象入手——水管中的水流、风吹过树梢的轨迹、甚至是一个倾倒水杯的瞬间。这种由浅入深，层层递进的讲解方式，极大地降低了初学者的门槛。更值得称赞的是，作者对各个章节的逻辑衔接处理得非常巧妙，前后呼应，没有明显的知识断层感。当你学完一个章节后，会发现它为你接下来的学习打下了坚实的基础，而不是留下了一堆孤立的知识点。对于需要将理论应用于实际工程问题的朋友来说，书中穿插的工程应用案例分析也非常到位，它们不是生硬地塞进去的，而是紧密结合了理论推导，真正体现了理论指导实践的价值。

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第三段： 这本书的插图和图表质量，是我在众多流体力学书籍中见过的最优秀的。很多教材的配图往往是简单粗糙的线条图，只能勉强示意。但《XX流体力学》中的插图，无论是二维的剖面图还是三维的矢量场展示，都清晰、精确，并且色彩运用得当，极大地增强了视觉冲击力和对流场结构的感知能力。例如，在讨论湍流现象时，书中展示的那些涡结构图像，仿佛将我们直接带入了高速流动的核心，让人一眼就能抓住湍流的精髓所在——那种无序中的有序，混乱中的自组织特性。这种高质量的视觉辅助，对于理解那些肉眼不可见的微观流动至关重要。很多时候，一个好的图胜过千言万语的文字描述。此外，书中的习题设计也体现了作者的用心良苦。习题并非只是对公式的简单套用，而是鼓励读者进行批判性思考和数值模拟的初步尝试，这对于培养新一代工程师的综合能力大有裨益。它不是让你死记硬背公式的“百科全书”，而更像是一位耐心指导你解开自然界奥秘的“向导”。

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第一段： 拿到这本《XX流体力学》时，我本以为会是一本枯燥乏味、充满复杂公式和晦涩理论的工具书。毕竟，我对流体力学这个领域一直抱持着一种敬畏而又疏远的态度。然而，翻开书的扉页，一种出乎意料的阅读体验立刻抓住了我。作者的文笔流畅而富有启发性，不像传统教材那样板着脸孔灌输知识，反而像一位经验丰富的老教授，循循善诱地引导着我们进入流体力学的奇妙世界。书中对流体运动的基本原理阐述得极其透彻，从最基础的静力学到复杂的流动现象，每一个概念的引入都自然而然，仿佛水流本身就是如此自然地展现在我们面前。特别是关于边界层理论的讲解，作者没有停留在生硬的数学推导上，而是通过大量的实例和生动的比喻，将那些抽象的物理图像变得具象化。我记得有一章专门讨论了飞机机翼的升力产生过程，那段描述简直令人拍案叫绝，我甚至能想象出气流是如何在机翼表面“舞蹈”的。这本书的价值不仅仅在于传授知识，更在于培养读者对流体现象的直觉和深刻理解，这对于一个初学者来说，无疑是最好的启蒙。它真正做到了让复杂的理论变得触手可及，让人在阅读的过程中充满探索的乐趣，而非畏惧。

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第五段： 我必须强调，这本书在内容深度与可读性之间找到了一个近乎完美的平衡点。很多流体力学著作，要么为了追求数学的严谨性而牺牲了物理图像的直观性，要么为了追求通俗易懂而使得理论深度不够，无法支撑起高阶的学习和研究。而《XX流体力学》成功地避开了这些陷阱。它在需要严谨推导的地方，毫不含糊地给出了清晰的数学证明，保证了学术的准确性；而在关键的物理概念阐释时，又回归到极其生活化的语言和模型进行解释，确保了知识的有效吸收。例如，它对粘性与无粘流体假设的界限的探讨，既包含了数学判据，又结合了实际流动的特征来解释，这种双重视角极大地提升了读者的理解层次。它没有把读者当成单纯的解题机器，而是鼓励我们像一位真正的物理学家那样去思考问题——即，如何用最简洁的物理语言去描述复杂多变的流体世界。因此，无论你是需要应付考试的学生，还是希望温故知新的工程师，这本书都能提供远超预期的阅读回报。

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第四段： 这本书最让我印象深刻的一点，是它对流体力学发展历史和现代前沿动态的把握。它没有将流体力学塑造成一个已经“定型”的学科，而是展现了它作为一个充满活力的研究领域的面貌。在介绍经典理论的同时，作者会适当地穿插一些历史背景，比如达西、雷诺、普朗特等先驱的贡献，这使得学习过程不再是单纯的知识获取，而更像是一场与科学巨匠的对话。更令人惊喜的是，在章节末尾，作者对计算流体力学（CFD）和实验流体力学的发展趋势进行了简要而精辟的概述。这让读者在掌握了经典理论框架的同时，也能清晰地意识到，未来的研究方向在哪里，以及当前工程实践中面临的挑战是什么。这种前瞻性，使得这本书的价值远远超出了普通教材的范畴，它更像是一本面向未来工程师的职业发展参考书。对于那些希望深入研究或从事相关领域的读者来说，这种对学科脉络和未来走向的清晰指引，是无价之宝。

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好书,写得很清楚,错误少

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