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出版者:浙江大学

作者:林贤根

出品人:

页数:267

译者:

出版时间:2007-9

价格:27.00元

装帧:

isbn号码:9787308054294

丛书系列:

图书标签:

• 材料力学
• 工程力学
• 固体力学
• 结构力学
• 力学
• 教材
• 理工科
• 大学教材
• 应力
• 应变

好的，这是一本名为《流体力学基础与工程应用》的图书简介，内容详实，聚焦于流体力学核心理论及其在工程领域的实际应用，完全不涉及材料力学的内容。 --- 流体力学基础与工程应用 书籍定位与目标读者 《流体力学基础与工程应用》是一本全面、深入且高度贴合实际工程需求的教科书与参考手册。本书旨在系统地构建读者对流体运动规律的深刻理解，从宏观的连续介质假设出发，逐步深入到微观的分子动理学影响。 本书特别适合以下群体： 1. 高等院校工科学生： 机械工程、土木工程、航空航天、化学工程、环境工程等专业的本科生及研究生。 2. 工程技术人员： 从事流体机械设计、管道系统、水利工程、暖通空调（HVAC）、空气动力学、过程控制等领域的工程师。 3. 科研人员： 需要以流体力学为工具进行复杂工程问题分析的研究工作者。 本书的编写遵循“理论严谨性与工程实用性并重”的原则，力求在介绍经典理论的同时，提供丰富的工程实例和数值模拟方法指导。 内容结构概览 本书共分为五大部分，二十章，逻辑清晰，层层递进： 第一部分：流体力学基础概念与静力学 本部分是理解后续所有复杂流体现象的基石。 第1章：流体力学的基本概念与研究方法： 介绍流体（液体和气体）的定义、连续介质假设、流场描述（拉格朗日与欧拉观点）、流线、迹线、流束等基本术语。详细讨论流体的基本物理性质，如密度、比重、粘度（牛顿流体与非牛顿流体）、表面张力与毛细现象。 第2章：流体静力学： 深入探讨流体处于平衡状态时的受力分析。推导并应用静水压强分布公式（基本方程），分析垂直、倾斜、弯曲平面的静水总压力、合力和作用点。详细讲解浮力、阿基米德原理、浮体稳性计算，以及在液面与气压影响下的压强测量仪表（如U型管压力计、皮托管等）。 第二部分：流体运动学与控制方程 本部分聚焦于描述流体运动的数学工具和基本守恒定律。 第3章：流体运动学： 描述流体的运动状态，包括速度场、加速度场的分析。引入流体的变形性质——线变形（旋转、拉伸）和角变形（旋涡度与涡量），并区分不可压缩流体和可压缩流体运动的特点。 第4章：流体运动的基本微分方程： 推导流体运动的四大基本守恒定律的微分形式： 连续性方程（质量守恒）： 阐述不同坐标系下（笛卡尔、柱坐标、球坐标）的表达形式。 牛顿运动方程（动量守恒）： 导出纳维-斯托克斯（Navier-Stokes, N-S）方程组，这是流体力学的核心，详细剖析粘性项、压力项和惯性项的物理意义。 能量守恒方程： 适用于包含热力学效应的流动分析。 第5章：有势流与不可粘性流： 介绍欧拉方程，这是N-S方程在零粘性（理想流体）下的简化。引入流函数和速度势函数的概念，用于求解二维不可压缩势流，包括叠加原理和共轭函数法（复变函数法在流体力学中的应用）。 第三部分：流动分析与经典解 本部分将所学的控制方程应用于常见的、具有解析解或半解析解的经典流动问题。 第6章：粘性流动的基本特征： 深入探讨粘性对流动的影响。定义雷诺数（Reynolds Number）的重要性，阐述流动分离现象和边界层的概念。 第7章：管道定常流动： 经典内部流动的分析。详细推导达西-韦斯巴赫（Darcy-Weisbach）方程，计算沿程水头损失和局部水头损失。分析不同雷诺数下层流（Poiseuille流）和湍流的特征，并介绍摩阻系数图（Moody 图）的应用。 第8章：边界层理论基础： 重点介绍普朗特边界层理论，推导边界层厚度的演化方程。应用积分法（如卡门动量积分方程）求解平板上湍流和层流边界层的特性。 第9章：外部流动与阻力升力： 分析物体绕流问题，介绍流场的特征区域（附着区、尾流区）。探讨阻力（摩擦阻力和压差阻力）与升力的产生机理，特别是机翼的翼型理论基础。 第10章：流体测量技术： 介绍用于实际工程中测量流速、压力和流量的常用设备，如皮托管、皮托管静压管、文丘里流量计、涡街流量计、热线风速仪等的工作原理、精度与安装要求。 第四部分：工程应用与特殊流动 本部分侧重于将理论应用于实际工程系统，并介绍不可压缩流动之外的重要分支——可压缩流动。 第11章：流体机械基础： 概述水轮机、泵、风机等流体机械的工作原理，介绍叶轮和导流叶片的能量传递过程，引入叶轮机械的基本参数（比转速、效率）。 第12章：水力系统与管网分析： 解决复杂的管路系统问题，如串联、并联管路的水头损失分配、经济流速选择。介绍泵站选型、水锤现象的产生与控制方法。 第13章：可压缩流体导论： 气体动力学的入门。分析等熵流动的基本关系式，引入马赫数（Mach Number）的概念，探讨收缩管道中的流动限制（喉道）。 第14章：正激波与斜激波： 可压缩流动的关键分析工具。详细推导正激波的普朗特-迈耶关系式，并应用于喷管和扩散器设计中的激波分析。 第五部分：计算流体力学（CFD）导论 鉴于现代工程分析的需要，本部分简要介绍利用计算机求解复杂流场的方法。 第15章：CFD的基本原理： 介绍CFD的求解流程（前处理、求解、后处理）。阐述如何将N-S方程离散化，讨论有限差分法、有限体积法（FVM）的适用性。 第16章：离散化与求解器： 深入讨论压力-速度耦合算法（如SIMPLE算法族）在求解不可压缩流动中的核心地位，以及时间步进策略在瞬态问题中的选择。 第17章：湍流模型的选择与应用： 介绍对N-S方程进行工程求解所必需的湍流模型，如零方程模型、k-ε模型和RNG k-ε模型，并讨论其在不同工程问题中的适用性边界。 特色亮点 1. 丰富的工程案例库： 每章均配有源自真实工程项目的案例分析，从城市供水管网的压力平衡到飞机机翼的气动外形优化，确保理论与实践的无缝对接。 2. 深度解析N-S方程： 本书对纳维-斯托克斯方程的推导过程进行了细致的分解，帮助读者理解粘性力和惯性力在不同流动中的相对重要性。 3. 强调量纲分析与相似律： 贯穿全书，通过对量纲分析的系统讲解，指导读者正确地构建物理模型和进行实验设计。 4. 图表与插图精良： 大量使用清晰的流线图、等值线图和工程剖面图，辅助读者直观理解复杂的空间流动现象。 通过系统学习本书内容，读者将能够独立分析和解决大多数常见的流体静力学、动力学问题，并为进一步深入学习计算流体力学或专业流体力学分支（如多相流、化学反应流）打下坚实的基础。

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从目录结构来看，这本书的逻辑编排堪称教科书式的典范，它遵循了一种极其自然和渐进的学习路径，仿佛精心设计了一条通往精通的阶梯。起始部分对基本概念和假设的界定非常扎实，为后续的所有推导工作打下了坚不可摧的基础，作者没有急于进入复杂的微分方程，而是花了大篇幅来确保读者对“平衡”、“变形”、“本构关系”这三大支柱有深刻的理解。随着章节的深入，难度曲线爬升得非常平缓，从静定到静不定结构，再到考虑温度效应和蠕变等时间依赖性因素，每进一步都有明确的知识点衔接，前后照应。尤其值得称赞的是，作者在引入新的分析工具（比如能量法或边界条件处理）时，总会先回顾前面学过的原理，展示新方法如何更优雅或更高效地解决旧问题，这极大地帮助了知识的融会贯通，避免了知识点的碎片化。这种严密的章节组织，使得学习者可以清晰地看到知识体系的全貌，知道自己当前所处的位置以及下一步的目标，极大地增强了学习的掌控感和方向感。

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这本书的配套资源和自我检测机制设计得非常人性化，它显然不是一本“写完就扔”的作品，而是被设计成一个完整的学习系统。每章末尾的习题部分，难度梯度划分得极其清晰，从最基础的概念验证题，到需要综合运用多个章节知识的综合大题，应有尽有，确保了不同水平的学习者都能找到适合自己的挑战。但最让我感到贴心的是，它似乎预料到了读者在哪些地方容易卡壳，在某些复杂的计算题后面，竟然附带了简洁的解题思路引导，但又非常巧妙地没有直接给出最终答案，这保证了读者必须自己动手推导，又不至于在关键环节彻底迷失方向，提供了一种“脚手架式”的学习支持。此外，全书的术语表和符号索引做得异常详尽，这对于需要频繁查阅的读者来说简直是救星，避免了在寻找一个特定符号定义时，需要在全书范围内大海捞钟的窘境。这种对读者学习体验的细致关怀，表明作者和编者不仅仅是知识的传授者，更是学习过程的陪伴者，让整个学习过程变得高效而少有挫败感。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面那种深沉的蓝色调，配上烫金的字体，透露出一种古典而又严谨的气质，拿在手里沉甸甸的，让人立刻感受到它内容的厚重感。我本来还担心这种传统的设计会不会显得老套，但实际上，它成功地营造了一种专业书籍应有的庄重感，让人从翻开扉页之前就对接下来的学习充满了敬意。内页的纸张选择也很有考究，触感细腻，不像有些教科书那样廉价的滑腻感，这使得长时间阅读眼睛也不会感到特别疲劳。排版布局上，作者和出版团队显然下了不少功夫，图表和文字的穿插布局非常合理，清晰的分栏和适中的行距，即便是面对复杂的公式和示意图，也能做到条理分明，让人可以很顺畅地跟随作者的思路往下走。尤其是那些剖面图和受力分析的示意图，线条的精细度和清晰度简直无可挑剔，即便是初学者也能一眼看出关键的受力点和边界条件，这对于理解抽象的力学概念至关重要。总的来说，这本书的物理形态本身就完成了一次成功的引导，它用高质量的制作告诉读者，里面承载的内容是值得我们认真对待和细细品味的知识体系，从拿起书本的那一刻起，就建立了一种仪式感，为接下来的啃读过程奠定了良好的心理基础。

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这本书的叙述风格简直是一股清流，它完全没有那种高高在上、拒人于千里之外的学术腔调，反而像是一位经验丰富、耐心十足的导师在跟你面对面交流。作者在讲解基本概念时，总是能用非常生活化的类比来辅助说明那些一开始让人摸不着头脑的理论，比如他解释应力集中效应时，不是直接抛出复杂的张量分析，而是先用一个被均匀拉伸的橡皮泥和中间被扎了一个小孔的橡皮泥的例子来做对比，那种画面感瞬间就击中了我的理解盲区，让我立刻明白了“局部”变化对整体结构影响的巨大差异。更难能可贵的是，作者对公式的推导过程展现了极大的尊重和细致，每一步转换都解释得清清楚楚，没有那种“显而易见”的跳跃，对于那些习惯了公式从天而降的读者来说，这简直是福音。他似乎深知学习者在面对大量数学符号时的焦虑，所以总是在关键的转折点上插入一些“思考题”或者“延伸讨论”，引导读者主动去思考公式背后的物理意义，而不是被动地抄录。这种亦师亦友的叙述方式，极大地降低了学习曲线的陡峭程度，让原本令人望而生畏的理论变得触手可及，激发了我持续深入探索下去的兴趣。

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我必须承认，这本书在案例分析部分的广度和深度上，远远超出了我原先的预期。我原本以为它会主要集中在梁、柱等传统结构的分析上，但令人惊喜的是，它竟然涵盖了许多现代工程领域中的典型问题。比如，其中有一章专门详细探讨了复合材料在航空航天结构中的应用，从微观层面的纤维与基体的相互作用到宏观层面的铺层设计，都有详细的数学模型和实际工程数据支撑。更有趣的是，作者在介绍疲劳和断裂力学时，并没有止步于教科书式的S-N曲线分析，而是深入剖析了几个著名的结构失效案例——那种详细到现场照片、失效模式判断和损伤容限计算的描述，让人仿佛置身于事故现场进行复盘，极具震撼力。这些案例的选择不再是孤立的习题，而是生动的工程实践缩影，它们强有力地证明了理论知识的价值和局限性。通过这些真实的“试炼场”，我深刻体会到，力学不仅仅是计算，更是一种风险评估和安全保障的思维模式，这本书成功地将理论的严谨性与工程的复杂性完美地结合了起来。

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