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出版者:Butterworth-Heinemann

作者:Szirtes, Thomas

出品人:

页数:856

译者:

出版时间:2006-12

价格:$ 167.24

装帧:HRD

isbn号码:9780123706201

丛书系列:

图书标签:

• Englishbook
• 未分类
• Dimensional Analysis
• Modeling
• Engineering
• Physics
• Mathematics
• Fluid Mechanics
• Heat Transfer
• Chemical Engineering
• Scientific Computing
• Applied Science

《流体力学基础与应用：原理、方法与工程实践》 图书简介 第一部分：流体力学基础理论的深度剖析 本书深入探讨了流体力学这门古老而又充满活力的学科，系统阐述了其核心概念、基本定律以及数学描述框架。全书从流体静力学出发，逐步过渡到流体动力学，旨在为读者构建一个坚实而全面的理论基础。 第一章：流体的基本概念与本构关系 本章详细介绍了流体的定义、分类（如牛顿流体与非牛顿流体）以及宏观描述方法。重点剖析了流体的本构关系，包括应力张量、粘度概念及其温度和压力依赖性。通过对流体微团的受力分析，引出了粘性应力的数学表达式，为后续的动量方程建立奠定了基础。此外，本章还讨论了流体的压缩性与不可压缩性假设的适用范围及其物理意义。 第二章：流体运动的描述与基本守恒定律 本章聚焦于流体运动的描述工具，包括拉格朗日描述和欧拉描述。着重讲解了流场、速度场、位移场等核心概念，并引入了流线、迹线和流迹线。在此基础上，本书推导并详细阐述了流体力学的核心守恒定律：质量守恒（连续性方程）、动量守恒（纳维-斯托克斯方程）和能量守恒（热力学第一定律在流体中的应用）。纳维-斯托克斯方程的矢量形式、张量形式以及其在不同坐标系下的表达形式被详尽推导，并讨论了其在数学上作为一组非线性偏微分方程的复杂性。 第三章：理想流体与有粘性流体的基础方程 本章首先处理了最简化的模型——理想流体（无粘流体）的运动方程，即欧拉方程，并在此基础上引出了著名的伯努利方程，探讨了其在等熵流动和定常流动中的严格适用条件及工程应用。随后，内容转向有粘性流体，重点分析了黏性项对动量方程的影响，并对低雷诺数（慢速、高粘度）下的斯托克斯流和高雷诺数（湍流起始）下的边界层理论进行了初步的介绍。 第二部分：分析方法与关键工程问题 在理论基础之上，本书转向实际工程问题的求解方法和关键物理现象的分析。 第四章：相似性原理与量纲分析 本章是连接理论与实验、模型与实物的桥梁。深入阐述了物理相似性、几何相似性和运动学相似性的概念。重点讲解了 Buckingham $pi$ 定理的应用，通过构建无量纲参数（如雷诺数、马赫数、弗劳德数等），有效简化了复杂问题的描述，并指导了实验设计和物理模型的缩放。本章提供了大量案例，展示了如何利用量纲分析来预测未知物理量的关系。 第五章：一维定常流动分析 本章侧重于工程中最常见的一维流动问题。详细分析了管道内的完全发展流动，包括摩擦阻力（达西-魏斯巴赫公式）的计算、沿程和局部阻力的确定。针对压缩性流动，系统分析了等熵流动、气流通过管道中的声速限制，并深入讲解了斜激波和正激波的特性，为超音速流动的初步理解打下基础。 第六章：边界层理论与流动机动阻力 边界层理论是现代流体力学研究的基石之一。本章从普朗特（Prandtl）的假设出发，推导了边界层内的简化方程，并利用薄板摩擦阻力（如普朗特一卡门积分方程，布拉修斯解）进行求解。重点分析了边界层的分离现象及其对物体绕流阻力的巨大影响。同时，简要介绍了湍流边界层的特性及其对摩擦阻力的贡献。 第三部分：高级主题与计算方法导论 第七章：旋转流与涡旋动力学 本章探讨了流体中的旋转现象。详细分析了圆柱坐标系下的流动，特别是圆盘和圆筒内的粘性流动。深入讲解了涡度（Vorticity）的概念及其演化方程，探讨了环量定理（Kelvin's Circulation Theorem）及其在不可无旋流体和粘性流体中的意义，为空气动力学中的升力理论奠定物理基础。 第八章：不可压缩流动中的势流理论 对于低速流动，忽略粘性影响的势流理论提供了一种强大的解析工具。本章介绍了速度势函数和流函数，以及它们在二维空间中满足的拉普拉斯方程。通过共形映射（如柯沃斯基变换）的方法，解析性地求解了绕流翼型、圆柱和双叶体的流动问题，并计算了其流场和压力分布。 第九章：计算流体力学（CFD）的基本框架 鉴于许多复杂流动问题难以解析求解，本章介绍了数值求解流体力学方程的基本思路。涵盖了离散化方法（如有限差分法、有限体积法）的原理，网格生成的重要性，以及压力-速度耦合算法（如SIMPLE算法）的核心思想。本章旨在为读者理解现代CFD软件的内在机制提供概念性指引。 总结 《流体力学基础与应用：原理、方法与工程实践》是一部面向高年级本科生、研究生以及工程技术人员的专业参考书。它不仅严谨地构建了连续介质力学的数学框架，更强调了理论与工程实际的结合。通过大量的案例分析和清晰的推导过程，读者将能够系统掌握从基础守恒定律到复杂流动模拟的核心知识体系，为解决实际工程中的流体问题打下坚实的基础。

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当我捧着这本《Applied Dimensional Analysis and Modeling》开始阅读时，我预设的心态是将其作为一本工具书来查阅，希望能找到解决某个特定工程问题的量纲分析方法。然而，随着阅读的深入，我发现这本书的内容远超出了我最初的设想。它不仅仅是关于“如何做”的指南，更重要的是关于“为什么这样做”的深刻阐释。作者在开篇就为我们构建了一个宏大的框架，解释了量纲分析作为一种基础性的科学思维方法，其重要性如何贯穿于物理、工程、甚至经济学等诸多领域。书中的理论推导过程清晰流畅，每一步的逻辑联系都严丝合缝，不会让你产生“为什么会这样”的困惑。最让我赞赏的是，作者在讲解每个案例时，都深入剖析了其中涉及的关键物理概念和它们之间的相互关系，这使得我们不仅学会了方法，更重要的是理解了方法背后的深刻道理。例如，在讨论传热问题时，通过量纲分析得出的几个无量纲数，让我对热传递的复杂过程有了全新的认识，原来很多看似独立的因素，可以通过这些参数巧妙地联系起来。这本书让我明白了，量纲分析并非仅仅是一种数学技巧，它是一种关于如何认识世界、简化复杂系统、并从中提取普适规律的强大思维工具，其应用范围之广，远超我的想象。

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这本书封面设计简洁大气，但初次拿到它时，内心是既充满期待又带着一丝忐忑的。毕竟“量纲分析与建模”这个主题，听起来就颇具深度和抽象性，容易让人联想到枯燥的公式推导和晦涩的理论。然而，当我翻开第一页，被作者流畅而富有引导性的文字所吸引，这种顾虑便逐渐消散。书中的案例选取十分贴切，从宏观的宇宙尺度到微观的分子运动，再到工程领域中的各种实际问题，作者都能巧妙地运用量纲分析这一强大的工具，将其复杂性剥离，呈现出事物内在的普适性规律。特别是一个关于桥梁设计的章节，通过量纲分析，竟然能从简单的力学参数推导出影响桥梁稳定性的关键因素，这让我看到了理论工具在解决现实世界难题中的强大生命力。作者并没有止步于理论的阐述，而是循序渐进地引导读者思考，如何将这些抽象的概念转化为实际的建模策略。每一步的讲解都力求清晰易懂，即使是对初学者而言，也不会感到望而却步。书中的插图和图表也恰到好处，生动地展示了量纲分析的过程和结果，大大增强了阅读的直观性和趣味性。总而言之，这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一次思维的启蒙，它教会我如何用更本质、更系统化的方式去理解和分析问题，这种能力在任何学科领域都具有不可估量的价值，远超出了我最初对一本技术书籍的期望。

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坦白说，我对“量纲分析”这个概念，在阅读这本书之前，一直存在着一种模糊的、甚至有些敬畏的感觉。总觉得它属于那种“高高在上”的理论，与我日常的工程实践似乎有些距离。然而，这本《Applied Dimensional Analysis and Modeling》彻底消除了我的这种顾虑。书中的语言风格非常接地气，作者善于用类比和生活化的例子来解释复杂的概念，使得量纲分析不再是冰冷的公式，而是充满智慧的思考方式。我尤其喜欢书中关于“ Buckingham Pi Theorem ”的讲解，作者通过层层递进的方式，将这个核心定理的来龙去脉讲得清清楚楚，并且在后续的章节中，不断地应用这个定理来解决各种实际问题。让我印象深刻的是，书中通过对一个简单的斜坡滚下物体的分析，就能够利用量纲分析推导出物体下滑速度的表达式，这其中的逻辑之巧妙，以及结果的简洁性，都让我为之折服。读这本书的过程，就像是与一位经验丰富的导师在进行一场深入的对话，他不仅传授给我知识，更重要的是引导我学会如何独立思考、如何去发现问题本质。它让我意识到，很多复杂的工程问题，都可以通过巧妙的量纲分析，获得一个初步但极具价值的、能够指导后续研究的数学模型。

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当我翻阅《Applied Dimensional Analysis and Modeling》这本书时，我带着一种“姑且一试”的心态，希望能从中找到一些解决我在实际工程项目中遇到的瓶颈的线索。然而，这本书的内容却远远超出了我的预期，它以一种令人耳目一新的方式，重新定义了我对“建模”和“分析”的理解。作者在书中，将量纲分析这项看似抽象的理论，与各种具体的工程应用场景进行了精妙的融合。比如，在关于结构力学的一章节中，我看到了如何通过简单的量纲分析，就能够有效地预测不同尺寸和材料的梁在受力情况下的变形趋势，这让我惊叹于这种方法的普适性和高效性。作者在讲解每一个概念时，都力求深入浅出，避免了过于冗余的数学推导，而是侧重于揭示其背后的物理意义和逻辑推理过程。这使得本书对于不同背景的读者都具有很高的可读性。读完这本书，我感觉自己仿佛获得了一双“慧眼”，能够穿透纷繁复杂的表面现象，直达事物最根本的规律，这对于我在未来的项目开发中，无疑具有重要的指导意义。

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这本书的出现，简直就像在我的学术生涯中投下了一颗重磅炸弹，以一种意想不到的方式颠覆了我对科学建模的固有认知。在此之前，我习惯于依赖大量的实验数据和复杂的数值模拟来解决工程中的问题，总觉得“一步到位”的理论工具太过理想化，难以应对真实世界的复杂性。然而，《Applied Dimensional Analysis and Modeling》这本书，以其严谨的逻辑、丰富的实例和精妙的论证，彻底改变了我的看法。书中关于流体动力学的章节，通过几个经典的量纲分析例子，就清晰地阐释了如何从一系列看似无关的物理量中提炼出关键的无量纲参数，进而简化问题的复杂度，甚至预测实验结果。我尤其对其中关于相似性准则的推导印象深刻，它优雅地解释了为何不同尺度下的相似系统能够遵循相同的物理规律。作者在讲解过程中，并没有回避量纲分析的局限性，而是客观地指出其适用范围，并提供了进一步的建模建议，这使得本书的论述更加全面和接地气。读完这本书，我感觉自己仿佛获得了一双“透视眼”，能够透过现象看到事物的本质，并且能够以一种更高效、更经济的方式来构建和验证模型。这种学习过程带来的成就感，是单纯的计算和数据处理无法比拟的，它让我对未来的科研工作充满了新的灵感和动力。

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在我长期从事科学研究的过程中，一直渴望拥有一套能够帮助我从纷繁复杂的现象中快速抓住核心、建立初步模型的方法论。《Applied Dimensional Analysis and Modeling》这本书，恰恰满足了我的这一需求。作者在这本书中，将量纲分析作为一种强大的分析工具，巧妙地应用于各种工程和科学领域。我被书中对于不同案例的深入剖析所深深吸引，例如，在讨论热传导问题时，通过量纲分析得出的几个关键无量纲参数，不仅简化了问题的复杂度，更重要的是，为后续的数值模拟和实验设计提供了明确的方向。作者在讲解过程中，并没有回避理论的严谨性，但同时也注重将抽象的理论与具体的实际问题相结合，使得读者能够清晰地看到量纲分析在解决现实世界难题中的强大威力。这本书不仅是一本技术指南，更像是一次思维的启迪，它教会我如何以一种更系统、更本质的方式去理解和分析问题，这种能力在任何需要深入研究的领域都具有不可替代的价值。

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这本书就像一本“炼金术”的秘籍，它教会我如何将纷繁杂乱的物理量，提炼成精炼的、富有洞察力的无量纲参数，从而洞悉事物运行的本质。在此之前，我常常陷入到大量的变量和复杂的方程组中，难以自拔，感觉自己像是在泥潭中挣扎。而《Applied Dimensional Analysis and Modeling》这本书，则以其独特的视角和严谨的逻辑，为我指明了一条通往清晰和简洁的道路。作者在书中，并非简单地罗列公式，而是通过一个个生动的案例，引导读者一步步地理解量纲分析的强大之处。我尤其对书中关于“相似性原理”的讲解印象深刻，它揭示了如何通过量纲分析，在不同尺度下建立起物理现象之间的联系，这在很多跨学科研究和工程放大设计中都至关重要。书中对每一个推导过程的细致描绘，以及对结果的深入解读，都让我受益匪浅。它不仅教会我“如何做”，更重要的是让我理解了“为什么这样做”，这种深度的理解，是我在其他许多技术书籍中学不到的。

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在接触《Applied Dimensional Analysis and Modeling》这本书之前，我对“量纲分析”的理解仅停留在一些零散的公式和概念上，总觉得它离我的实际工作有些遥远。然而，这本书的出现，彻底改变了我的看法。作者以一种非常系统且富有启发性的方式，将量纲分析的原理和应用娓娓道来。书中大量的案例，涵盖了流体力学、传热学、结构力学等多个重要工程领域，并通过量纲分析，揭示了隐藏在现象背后的普适规律。我特别喜欢书中对“ Buckingham Pi Theorem ”的阐述，作者通过细致的推导和生动的例子，将这个核心定理讲得浅显易懂，并且展示了它在简化复杂问题中的巨大作用。这本书给我最大的感受是，量纲分析并非仅仅是数学工具，它更是一种思维方式，一种能够帮助我们剥离不重要因素、抓住问题本质的哲学。读完这本书，我感觉自己在面对复杂问题时，不再感到茫然，而是能够更有条理、更有效地去分析和解决。

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在我的知识体系中，一直存在着一个“黑洞”，那就是如何有效地将实验数据与理论模型进行关联，尤其是在对全新现象进行初步探索时，往往缺乏有效的指导。这本书，《Applied Dimensional Analysis and Modeling》，如同破晓的曙光，为我照亮了前行的道路。作者在这本书中，以一种近乎艺术的方式，将量纲分析的原理与建模实践紧密结合。我被书中对不同工程领域案例的深入剖析所深深吸引，例如，书中在讨论水翼设计时，如何运用量纲分析找出影响升力和阻力的关键无量纲参数，从而指导实验的开展和模型的构建，这让我看到了量纲分析在优化设计中的巨大潜力。作者并没有将量纲分析孤立地呈现，而是将其置于更广阔的建模框架下进行讲解，引导读者理解如何通过量纲分析得到基础模型，然后如何进一步通过实验数据和理论推导来完善模型。这种循序渐进、层层递进的讲解方式，让我能够清晰地把握整个建模过程的逻辑脉络。读完这本书，我感觉自己仿佛拥有了一套强大的“工具箱”，不仅能够处理已知的问题，更重要的是，能够以一种更系统、更有效的方式来应对未知和复杂。

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这本书的独特之处在于，它并没有将量纲分析视为一种独立的、孤立的技术，而是将其作为一种贯穿于科学研究和工程实践中的核心思维方法来传达。作者在书中反复强调，量纲分析的价值不仅仅在于提供一个数学上的简洁表达式，更重要的是它能够帮助我们理解事物背后的物理本质，揭示不同变量之间的内在联系，从而指导我们如何更有效地进行实验设计和模型构建。我特别欣赏书中对“物理相似性”概念的阐述，通过量纲分析，我们可以理解不同尺度、不同物理环境下相似的现象，为何能够遵循相同的规律。这为我们在研究未知现象时，提供了一种强大的借鉴和类比能力。书中给出的每一个案例，都经过精心挑选，并且进行了详细的推导和分析，使得读者能够清晰地看到量纲分析如何一步步地将复杂的问题简化，并最终得到具有普适性的结果。这对于我这样希望深入理解问题本质的读者来说，无疑是一笔宝贵的财富。这本书让我明白，掌握量纲分析，不仅仅是掌握了一项技术，更是获得了一种更高级别的科学思维能力。

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