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出版者:中国电力

作者:江春波

出品人:

页数:279

译者:

出版时间:2007-8

价格:29.00元

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isbn号码:9787508358765

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• 计算力学5
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• 计算流体力学
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• 流体动力学
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• 多相流

好的，这是一份关于非计算流体力学领域的综合性图书简介，旨在深度探讨流体运动的物理学原理、实验方法、以及在工程和自然科学中的应用，完全不涉及计算流体力学（CFD）的内容。 --- 《现代流体力学：从微观动力学到宏观系统行为》 图书定位： 本书是一部全面而深入的流体力学专著，聚焦于基于经典物理定律、实验观测和解析建模的传统流体力学分支。它旨在为物理学、机械工程、航空航天、土木工程以及环境科学等领域的学生、研究人员和专业工程师提供一个扎实的理论基础与前沿视野，重点在于理解流体本构关系、运动的精确测量技术以及复杂流动现象的物理机制。全书避免使用大规模数值模拟方法，而是强调基于解析解、相似性原理和先进实验技术的深入分析。 --- 第一部分：流体力学基础与连续介质力学（The Foundation: Continuum Mechanics and Governing Equations） 本部分奠定了整个学科的理论基石，将流体视为一个不可分割的连续介质，运用微积分和张量分析来描述其宏观行为。 第一章：流体的本构与描述 流体分类与微观基础： 详细区分牛顿流体和非牛顿流体（如剪切增稠、剪切稀化、粘弹性流体），探讨分子间作用力对宏观粘度的影响。 运动学描述： 对比拉格朗日描述和欧拉描述，引入流线、迹线和脉线，并深入讨论流场中物质导数（Material Derivative）的物理意义及其在描述物质输运中的核心作用。 张量代数与分析： 系统介绍应力张量（Cauchy Stress Tensor）的构成，包括法向应力和剪切应力，以及应变率张量（Rate of Strain Tensor）的定义，为后续的本构方程建立必要的数学工具。 第二章：控制方程的推导与守恒律 质量守恒（连续性方程）： 从瑞利-泰勒展开和控制体分析角度严格推导出适用于可压缩与不可压缩流体的连续性方程。 动量守恒（纳维-斯托克斯方程的解析基础）： 基于牛顿第二定律，详细推导纳维-斯托克斯（Navier-Stokes）方程，重点阐述了压力梯度力、粘性力项（扩散项）和外力项的物理来源。本书在这一部分着重于方程的物理意义而非数值求解。 能量守恒： 推导热力学第一定律在流体运动中的体现，包含对粘性耗散项（Viscous Dissipation Function）的详细讨论，以及在绝热和等温条件下的简化形式。 第三章：理想流体与经典解析解 欧拉方程与伯努利原理： 在无粘性、不可压缩假设下，导出欧拉方程，并严格证明伯努利方程的适用条件（等熵流动或沿同一流线）。 势流理论（Potential Flow）： 引入速度势函数 ($Phi$) 和流函数 ($Psi$)，重点分析二维无旋流动，应用拉普拉斯方程求解。详细讨论达朗贝尔佯谬及其物理限制，并应用共形映射理论（如莫尔斯-希尔兹变换）解析求解翼型周围的绕流问题。 圆柱绕流与冯·卡门尾迹： 分析理想流体在钝体周围的流动特性，探讨升力和阻力的理论来源。 --- 第二部分：粘性流动的解析与边界层理论（Viscous Flow Analysis and Boundary Layer Theory） 本部分聚焦于粘性效应在流动中的关键作用，特别是层流和湍流的经典处理方法。 第四章：粘性流动的精确解与相似性 慢速流动（Creeping Flow）： 在雷诺数趋近于零的极限下，忽略惯性项，求解斯托克斯方程（Stokes Equations）。经典应用包括球体周围的斯托克斯阻力定律和颗粒沉降分析。 渗流（Porous Media Flow）： 基于达西定律（Darcy's Law）对多孔介质中的稳态流动进行描述，讨论渗透率的各向异性。 管道内层流： 严格求解泊肃叶流（Poiseuille Flow）和库埃特流（Couette Flow）的解析解，详细分析压力梯度、剪切应力和壁面摩擦阻力的关系。 第五章：边界层理论的构建与应用 普朗特边界层近似： 详细阐述边界层理论的物理前提，通过对纳维-斯托克斯方程进行量纲分析，导出简化后的边界层方程。 相似解法（Blasius 解）： 严格求解平板边界层上的布劳修斯方程，求出速度剖面、摩擦系数和动量损失厚度。这是对粘性效应的经典解析处理。 能量与浓度边界层： 引入流固界面上的热边界层和质量扩散边界层，讨论普朗特数（Prandtl Number）和施密特数（Schmidt Number）的物理意义，并导出对流换热的经典关系。 第六章：流动分离与减阻 逆压梯度下的流动： 深入分析当流体流经凸起或钝体时，边界层在逆压梯度作用下发生分离的机制，讲解临界点和分离点的确定。 卡门-波伯尔斯基（Kármán-Pohlhausen）方法： 利用积分形式的动量方程对边界层厚度和分离点进行近似预测。 层流减阻技术： 讨论利用表面微结构或外场激励（如电场或磁场，若不涉及计算）来抑制或延迟边界层分离，以减小形状阻力的经典方法。 --- 第三部分：湍流的统计描述与实验方法（Turbulence and Experimental Fluid Dynamics） 本部分侧重于描述和测量复杂、无规流动的统计特性，以及先进的实验诊断技术。 第七章：湍流的物理特性与经典模型 湍流的统计描述： 定义雷诺平均（Reynolds Averaging），推导出雷诺应力项，解释湍流脉动的各向异性和能量级串。 湍流模型（非数值类）： 重点介绍基于混合长度理论的普朗特混合长度模型和1/7 经验幂律速度剖面，用于描述充分发展湍流管道流。 湍流尾流与混合： 分析自由剪切层（如射流和尾流）中湍流扩散与混合的现象，讨论其对污染物稀释和能量耗散的影响。 第八章：波动、振荡与复杂流动现象 稳定性分析： 基于线性稳定性理论，分析流体失稳的物理机制，如瑞利-泰勒不稳定性（密度分层）和开尔文-亥姆霍兹不稳定性（速度切变）。 振荡流与边界层响应： 探讨周期性变化的压力梯度对粘性边界层的影响，如斯托克斯二阶问题。 空化现象（Cavitation）： 详细描述液体中压力低于饱和蒸汽压时蒸汽泡生成、生长和溃灭的物理过程，及其对机械结构（如螺旋桨、泵叶片）的破坏效应。 第九章：流体运动的实验测量技术（Experimental Techniques） 本章是本书区别于计算流体力学的核心体现，专注于无损或微扰测量方法。 速度场测量： 皮托管（Pitot Tube）与测压管： 传统压力测量原理及其在速度剖面测定中的应用。 皮兰尼涂层技术（Hot-Wire Anemometry）： 介绍热线风速仪的工作原理、标定过程，及其在测量高频湍流脉动方面的优势。 流场可视化： 示踪粒子法（Particle Tracing）： 详细讨论烟雾（Smoke Wire）和染料（Dye Injection）在层流中的应用，以及如何利用高速摄影记录流线。 纹影法（Schlieren）与阴影法（Shadowgraph）： 阐述这些光学方法如何通过光线在密度梯度区域的折射率变化，来无创地观察可压缩流动中的激波和密度梯度。 表面力测量： 介绍传统的压力积分法、力传感器（如平衡梁）在测量阻力和升力方面的经典应用。 --- 总结与展望 本书构建了一个基于经典物理定律和严谨数学分析的流体力学知识体系。它强调了实验数据在验证理论模型中的不可替代性，并为读者提供了分析真实世界中复杂流动现象的工具，特别是那些无法通过简单的解析方法或依赖大规模计算资源的问题。通过对边界层、湍流统计和先进实验技术的深入探讨，本书旨在培养读者对流体物理本质的深刻洞察力。

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这本书给我的感觉是，作者不仅仅是想传授知识，更是在培养读者独立解决问题的能力。他在书中反复强调了数值模拟的验证和确认（V&V）的重要性，并提供了多种行之有效的V&V方法，例如与解析解或实验数据的对比，以及网格收敛性研究。这种严谨的态度让我受益匪浅，也让我明白了科学研究的严谨性所在。书中对于数值计算中的稳定性问题也进行了深入的探讨，详细解释了 CFL 条件以及如何通过改进数值格式来提高稳定性，例如迎风格式和中心格式的比较。我还学到了如何使用一些常见的 CFD 软件，虽然书本身并不直接教授软件操作，但书中讲解的理论和方法，可以让你在实际使用软件时事半功倍。作者还分享了许多在进行 CFD 模拟时容易遇到的问题和解决方法，例如数值震荡、收敛困难等，这对于正在学习 CFD 的新手来说，无疑是极大的帮助。他甚至还分享了一些优化计算效率的技巧，例如并行计算和 GPU 加速，这对于处理大规模的 CFD 问题非常有价值。这本书的章节安排也非常合理，从基础概念到高级技术，层层递进，让读者能够系统地学习 CFD 的知识体系。

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我最近刚读完一本名为《计算流体力学》的书，实在是受益匪浅，虽然我不是这个领域的专业人士，但作者的讲解方式让我这个“外行”也能逐渐理解那些看似高深莫测的概念。最让我印象深刻的是，书中的例子都非常贴近实际生活，比如风洞实验的模拟，水流在管道中的运动，甚至是飞机翅膀的空气动力学设计。作者不仅仅是罗列公式和定理，更注重解释这些理论是如何被应用于解决实际工程问题中的。他通过详细的步骤演示，一步步引导读者构建自己的数值模型，然后通过代码实现，最终观察到模拟结果。我特别喜欢书中关于网格划分的部分，作者详细介绍了不同类型的网格，以及它们在精度和计算效率上的权衡。他还深入浅出地讲解了有限差分、有限体积和有限元等核心离散化方法，并解释了它们各自的优缺点，这对于初学者来说是极其宝贵的指导。此外，书中对边界条件的设定也进行了详尽的阐述，例如无滑移边界条件、自由边界条件等等，并结合具体算例说明了如何正确地施加这些条件，以确保模拟结果的准确性。总而言之，这本书为我打开了通往计算流体力学世界的一扇大门，我强烈推荐给所有对流体现象和其数值模拟感兴趣的朋友们，无论你是学生、工程师还是仅仅是一个充满好奇心的读者。

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这本书简直是计算流体力学的入门圣经！我之前对CFD一窍不通，看到那些复杂的方程就头疼，但这本书的讲解方式真的太友好了。作者就像一位经验丰富的老师，循循善诱地把我从最基本的概念开始讲起，比如牛顿第二定律在流体中的表现形式，也就是 Navier-Stokes 方程，这本书并没有直接丢给你这个复杂的方程，而是通过一系列的物理推导，让你理解方程的每一个项代表什么意义。我特别欣赏书中对物理模型的选择和简化过程的讲解，比如湍流模型，作者没有只是简单地介绍几个模型，而是深入分析了湍流的本质，以及不同模型在捕捉湍流特性上的能力差异，还讨论了如何根据具体的工程问题选择合适的湍流模型，例如 RANS、LES 和 DNS。这本书还详细介绍了数值求解的各种方法，例如迭代法、直接法，以及求解大型线性方程组的预条件共轭梯度法等，并且对各种方法的收敛性和稳定性进行了深入的分析，这对于理解数值模拟结果的可靠性至关重要。我还学到了很多关于数值方法的细节，比如如何处理非定常流动，如何进行网格自适应，以及如何进行误差分析和验证。总的来说，这本书的内容非常丰富，涵盖了CFD的方方面面，从理论基础到实际应用，都有详尽的阐述，是我学习CFD过程中不可或缺的重要参考。

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这本书彻底改变了我对计算流体力学的看法。我以前总觉得CFD是一门极其枯燥且难以掌握的学科，但这本书的作者以一种非常吸引人的方式，将复杂的理论变得易于理解。他不仅仅是罗列数学公式，更注重解释这些公式背后的物理意义，以及它们如何应用于解决实际问题。我特别喜欢书中关于离散化方法的讲解，作者详细介绍了有限差分、有限体积和有限元法的基本原理、推导过程以及各自的优缺点，并提供了清晰的算例来说明它们在实际问题中的应用。他通过一个简单的二维流动算例，生动地展示了如何将连续的偏微分方程转化为离散的代数方程组，并解释了求解这些方程组的各种数值方法，例如迭代法和直接法。我还学到了很多关于网格生成和优化的知识，例如如何创建结构化网格和非结构化网格，以及如何进行网格自适应，以提高计算精度和效率。书中还对边界条件的处理进行了详尽的阐述，例如如何处理壁面边界条件、出口边界条件以及自由边界条件等，并结合算例进行了说明。总而言之，这本书的内容非常丰富，涵盖了计算流体力学的方方面面，是一本不可多得的学习资料，我强烈推荐给所有对CFD感兴趣的朋友们。

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《计算流体力学》这本书的深度和广度都让我印象深刻。作者不仅全面覆盖了CFD的基础理论，还深入探讨了许多高级主题，并且始终保持着清晰的逻辑性和易读性。他对数值方法的分析非常透彻，特别是对稳定性与收敛性的讨论，提供了非常有价值的洞察。我印象最深的是书中关于数值耗散和色散的讲解，作者通过直观的例子和严谨的数学推导，解释了这些现象是如何影响计算结果的准确性，以及如何通过改进数值格式来减小它们的影响。我还学到了很多关于求解器选择和优化的技巧，例如如何根据问题的特点选择合适的求解器，以及如何通过预条件技术和并行计算来提高求解效率。书中对湍流模型的研究也十分深入，作者不仅介绍了RANS、LES等常用模型，还讨论了k-epsilon、k-omega等具体模型的优缺点，以及它们在不同工程问题中的适用性。他还强调了模型验证的重要性，并提供了多种验证方法，例如与实验数据的对比和网格收敛性研究。总而言之，这本书为我提供了一个系统而深入的CFD学习路径，让我能够更好地理解和应用CFD技术来解决复杂的工程问题。

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我曾尝试阅读其他关于计算流体力学的书籍，但都因为其晦涩难懂的数学推导和抽象的理论而望而却步。然而，《计算流体力学》这本书完全打破了我的认知。作者以一种极其生动且富有逻辑性的方式，将抽象的流体动力学原理与具体的数值计算方法巧妙地结合起来。他没有一开始就抛出复杂的数学公式，而是从一些基础的物理现象入手，例如流体静力学和流体动力学的基础概念，然后逐步引入守恒律，如质量守恒、动量守恒和能量守恒，并解释这些守恒律如何转化为偏微分方程。让我印象深刻的是，书中对于离散化技术的介绍，作者详细解释了有限差分法、有限体积法和有限元法的基本思想、推导过程以及各自的优缺点，并提供了清晰的算例来说明它们在实际问题中的应用。例如，在讲到有限体积法时，作者通过一个简单的积分形式，展示了如何在一个控制体内对守恒律进行离散化，并解释了界面通量的计算方法，这让我豁然开朗。书中还对时间推进格式，如欧拉法、龙格-库塔法等进行了详尽的分析，并讨论了它们在稳定性和精度上的权衡。总的来说，这本书的讲解层次分明，循序渐进，让非专业读者也能够轻松掌握计算流体力学的核心知识，并且能够自信地进行数值模拟。

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我一直认为计算流体力学是一门非常抽象的学科，直到我读了这本书。作者用一种非常引人入胜的方式，将枯燥的数学理论与生动的物理现象完美结合。他不仅仅是罗列公式，而是通过大量的图表和算例，让读者直观地理解流体行为的内在规律。他对流体力学方程的推导过程非常详细，从最基本的物理原理出发，逐步构建出 Navier-Stokes 方程，并且解释了每个项的物理含义。我特别喜欢书中关于离散化方法的讲解，作者不仅介绍了有限差分、有限体积和有限元法的基本原理，还详细分析了它们的优点和缺点，并提供了相应的伪代码示例，这对于想要自己动手实现 CFD 算法的读者来说，是极其宝贵的资源。我还学到了很多关于网格生成和优化的知识，例如如何创建结构化网格和非结构化网格，以及如何进行网格自适应，以提高计算精度和效率。书中还对边界条件的处理进行了详尽的阐述，例如如何处理壁面边界条件、出口边界条件以及自由边界条件等，并结合算例进行了说明。总而言之，这本书的内容非常丰富，涵盖了计算流体力学的各个方面，是一本不可多得的学习资料，我强烈推荐给所有对CFD感兴趣的朋友们。

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我最近花了大量时间沉浸在《计算流体力学》这本书中，其内容之详实，讲解之深入，实在令人惊叹。作者并没有止步于对基本理论的阐述，而是将目光聚焦于实际工程应用中的各种挑战。书中关于湍流建模的章节尤其令我印象深刻。作者不仅介绍了 RANS、LES 等主流模型，还深入分析了它们各自的物理基础、适用范围以及在不同流态下的表现。他通过大量的算例，清晰地展示了如何根据具体的工程需求，例如飞机机翼的减阻设计、汽车发动机的燃烧模拟，来选择和定制合适的湍流模型。此外，书中对边界条件的处理也进行了细致的阐述，例如周期性边界条件、对称边界条件以及自由表面流动等，并且结合实例说明了如何正确地设置这些边界条件，以确保计算结果的物理意义。我特别欣赏作者在书中对于模型验证和计算结果后处理的讲解。他详细介绍了如何进行网格收敛性分析、与实验数据的对比，以及如何利用可视化技术对计算结果进行有效的分析和解读。这些内容对于确保 CFD 模拟的可靠性和实用性至关重要。总而言之，这本书不仅是一本理论书籍，更是一本实践指南，为我解决实际工程问题提供了强大的理论支持和技术指导。

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这是一本让我重新认识计算流体力学的书。作者的叙述方式非常独特，他善于将抽象的数学概念与生动的物理现象相结合，让读者在理解理论的同时，也能感受到流体运动的魅力。他不仅仅是罗列公式，而是深入挖掘公式背后的物理意义，例如在讲解 Navier-Stokes 方程时，他会详细解释惯性项、压力项、黏性项和外力项的物理含义，以及它们在不同流体流动现象中的作用。我对书中关于数值算法的讲解尤为满意，作者不仅介绍了有限差分、有限体积和有限元法的基本原理，还深入分析了它们的收敛性、稳定性和精度，并且提供了相应的伪代码示例，这对于想要自己动手实现 CFD 算法的读者来说，是极其宝贵的资源。我还学到了很多关于求解器技术的知识，例如压力-速度耦合算法（SIMPLE, PISO 等），以及如何处理可压缩流动和不可压缩流动。书中还对并行计算和 GPU 加速等技术进行了简要介绍，这对于处理大规模 CFD 问题提供了思路。总而言之，这本书的内容非常全面，覆盖了计算流体力学的各个方面，从理论基础到算法实现，再到实际应用，都有详尽的阐述，是一本不可多得的学习资料。

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我最近读完了《计算流体力学》这本书，感觉作者在讲解复杂概念时，总是能够找到一个恰当的切入点，让非专业读者也能理解。他并没有一开始就抛出复杂的数学理论，而是从一些基本的物理原理和直观的类比开始，例如利用水管中的水流来类比流体的流动，用风扇产生的气流来解释空气动力学。我尤其喜欢书中对物理模型的选择和验证部分的讲解。作者深入浅出地介绍了不同类型的流体流动，例如层流和湍流，以及如何通过不同的数值模型来模拟这些流动。他不仅仅是介绍模型，更是强调了模型选择的重要性，以及如何通过与实验数据的对比来验证模型的准确性。我特别欣赏他在书中对误差分析的讲解，详细介绍了截断误差、离散误差、稳定性误差等，以及如何通过网格细化和时间步长减小等方法来控制这些误差，这对于确保计算结果的可靠性至关重要。此外，书中还对边界条件的处理进行了详尽的阐述，例如如何处理自由表面、多相流等复杂边界条件，并结合算例进行了说明。总而言之，这本书是一本非常优秀的计算流体力学入门书籍，它不仅提供了扎实的理论基础，还包含了丰富的实践经验，是我学习CFD过程中不可或缺的重要参考。

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书的作者讲得课。

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书的作者讲得课。

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相比其他的计算流体力学书籍，这本书更适合初学者学习

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书的作者讲得课。

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书的作者讲得课。