具体描述
《高等物理化学实验》是编著者在20年来教学研究与科学研究的实践基础上写成的一本高等物理化学实验教材。《高等物理化学实验》力图体现编著者多年在教改等方面的尝试——将教学过程与研究过程结合起来，以期激发学生的创新精神，培养学生的研究能力。
《高等物理化学实验》在精典物理化学实验内容的基础上，增加了一批现代物理化学实验内容。包括物质结构（光谱等）、热力学、化学动力学、光化学、电化学、表面催化、酶催化、量子化学与微机处理等物理化学各重要分支领域的36个实验。附录共十个，大多是与实验有关的基本知识与技能，还有一些则是相关研究内容与方法的新进展。
《高等物理化学实验》的内容涉及光谱（紫外可见、红外、激光拉曼、激光诱导荧光）法、波谱（核磁共振和顺磁共振）法、衍射谱法、质谱法、色谱法、热分析（DTA、TG、DSC）法、表面分析（XPS、AES、SMS）等7法、快速反应研究（连续流动、停止流动、脉冲辐解、核磁共振、顺磁共振等）法、光化学与电化学测量技术以及量子化学计算与物理化实验方法和技术。
《流体动力学导论：原理、模型与应用》 本书旨在为读者提供一个全面而深入的流体动力学理论基础。它并非一本介绍实验器材或操作规程的实验手册，而是侧重于流体运动背后的物理原理、数学描述以及不同现象背后的深刻洞见。本书将带领读者从宏观到微观，理解流体在各种复杂环境下的行为模式，并探讨这些模式如何被建模和预测，最终在工程、科学研究及自然现象的解释中发挥关键作用。 第一部分：基础概念与守恒定律 本部分将奠定流体动力学研究的基石。我们将从流体本身的定义出发，区分理想流体与真实流体，并介绍粘性、密度、压力、温度等基本流体属性。随后，重点将放在流体动力学的核心——守恒定律。 质量守恒（连续性方程）： 我们将详细推导和阐释连续性方程，探讨其在不同坐标系下的形式，以及它如何反映流体物质在空间中的分布和流动。读者将理解，无论流体如何变形，其总量始终保持不变，这一基本原理在解决各种流动问题时具有普遍适用性。我们将通过一系列典型的流体流动场景，例如管道中的水流、喷射出的气体等，来生动展示连续性方程的应用。 动量守恒（纳维-斯托克斯方程）： 这是流体动力学中最核心、最复杂的方程之一。本书将深入浅出地介绍纳维-斯托克斯方程的推导过程，分解其各项的物理意义，包括惯性力、压力梯度力、粘性力以及外力（如重力）。我们会特别关注粘性力的作用，解释其如何导致流体内部的动量传递和能量耗散。本书将不会回避方程的数学挑战，但会通过分解复杂性，提供清晰的解释和物理直觉，帮助读者理解这些方程的精妙之处。我们将探讨不同流动状态（如层流与湍流）下方程的简化形式，并介绍一些重要的近似方法，如伯努利方程的推导与适用范围。 能量守恒（热力学第一定律在流体中的应用）： 除了动量，能量的守恒也至关重要。本书将阐述如何在流体流动中应用能量守恒原理，分析流体做功、热量传递以及内能变化之间的关系。我们将讨论焦耳-汤姆逊效应，以及在压缩和膨胀过程中能量如何转化。对于可压缩流体，能量方程的引入将使我们能够更全面地理解其行为。 第二部分：流动模式与理论分析 在掌握了基本守恒定律之后，本部分将深入探讨流体运动的各种模式，并介绍分析这些模式的理论工具。 无粘流动与势流理论： 尽管现实世界中的流体总是存在粘性，但研究无粘流动（欧拉方程）可以为我们提供重要的理论框架和直观理解。我们将介绍势流理论，包括速度势和流函数，以及如何利用它们来描述二维无旋流动。通过求解拉普拉斯方程，我们可以预测一些基本流动构型，如偶极子、源汇等，并了解它们组合产生的复杂流动。我们将讨论达朗贝尔佯谬，并解释其在现实中的局限性。 粘性流动与边界层理论： 粘性在真实流体流动中扮演着至关重要的角色，特别是在物体表面附近。本书将详细介绍边界层理论，阐述普朗特如何引入这一概念来解决粘性流动的难题。我们将分析层流边界层的形成、发展与分离，并探讨其对物体受力和流场分布的影响。读者将理解，正是由于边界层的存在，才使得有限粘性流体的行为在许多情况下可以被近似地处理。 湍流的本质与统计描述： 湍流是自然界中最普遍但也最难精确描述的流动状态。本书将深入探讨湍流的统计学特征，如各向同性、均匀性、标度不变性等。我们将介绍雷诺平均方法，解释如何通过引入雷诺应力来处理湍流的脉动性。虽然精确求解湍流的纳维-斯托克斯方程仍然是一个巨大的挑战，本书将介绍一些经典的湍流模型，如普朗特混合长度模型、K-ε模型等，并讨论它们在工程应用中的优势与局限。我们将强调湍流的耗散性质及其与能量级串的关系。 可压缩流动与激波： 当流体的速度接近声速时，其行为将发生显著变化，可压缩性变得不可忽略。本书将深入研究可压缩流动的基本原理，包括马赫数、声速以及等熵流动。我们将详细介绍激波的产生、传播与衰减，包括正激波、斜激波以及膨胀波。读者将理解激波是如何在超音速流动中形成的，以及它们对流场性质的影响，例如压力、温度和密度的急剧变化。我们将探讨激波管、超音速喷管等经典问题。 第三部分：复杂流动现象与应用实例 在掌握了理论基础和分析方法后，本部分将带领读者探索一些更复杂的流体动力学现象，并展示其在不同领域的实际应用。 多相流动力学： 自然界和工业中，流体常常以多相形式存在，例如气液混合、固液悬浮等。本书将介绍多相流动的基本概念，如相间相互作用、界面现象以及流型。我们将探讨不同相态的流动特征，例如气泡流、液滴流、环状流等，并介绍一些描述多相流动的简化模型，如两流体模型、欧拉-欧拉模型和欧拉-拉格朗日模型。多相流在化工、石油、环保等领域有着广泛的应用。 微流体与生物流体动力学： 在微观尺度下，流体的行为会呈现出一些宏观尺度下不常见的特性，例如表面张力、扩散效应等的重要性凸显。本书将介绍微流体学的基本概念，以及在微尺度下流体动力学方程的修正。同时，我们将探讨生物体内的流体流动，如血液循环、呼吸过程等，以及它们所遵循的流体动力学原理。这一领域的研究对于疾病诊断、药物输送以及仿生学设计具有重要意义。 对流与传热： 流体流动与传热密切相关。本书将介绍自然对流和强制对流的机理，以及如何运用无量纲数（如雷诺数、普朗特数、努赛尔数）来描述和关联流体的流动与传热特性。我们将探讨热边界层的发展，以及传热效率与流动模式的关系。这对于设计换热器、冷却系统以及理解气候变化等问题至关重要。 流固耦合： 在许多工程问题中，流体的流动会对固体结构产生力的作用，反之，固体的变形也会影响流体的流动。本书将介绍流固耦合的基本概念，以及如何通过耦合模型来分析这类问题。我们将讨论振动、稳定性以及疲劳等问题，例如桥梁的颤振、飞机的气动弹性等。 计算流体动力学（CFD）简介： 尽管本书侧重于理论分析，但我们也会简要介绍计算流体动力学（CFD）在现代流体动力学研究中的重要作用。我们将概述CFD的基本流程，包括网格划分、离散化、求解以及后处理。读者将了解到，CFD技术能够帮助我们模拟和预测复杂的流动现象，弥补理论分析和实验测量的不足。 总结 《流体动力学导论：原理、模型与应用》致力于为读者构建一个扎实的理论框架，帮助他们深刻理解流体运动的内在规律。本书并非操作指南，而是思想的启迪，是逻辑的探索。通过对守恒定律的深入剖析，对各种流动模式的细致阐释，以及对复杂现象的广泛探讨，本书旨在培养读者独立分析和解决流体动力学问题的能力。无论是对物理学、工程学还是环境科学等领域的学生和研究人员，本书都将是他们探索流体世界的宝贵向导。它将帮助读者超越表面现象，洞察流体运动背后的深刻物理原理，从而更好地理解和改造我们所处的物质世界。
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