IUTAM Symposium on One Hundred Years of Boundary Layer Research pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Meier, G. e. a (EDT)/ Sreenivasan, Katepalli R. (EDT)

出品人:

页数:505

译者:

出版时间:2006-6

价格:$ 270.07

装帧:HRD

isbn号码:9781402041495

丛书系列:

图书标签:

• 边界层
• 流体力学
• 传热
• 湍流
• 数值模拟
• 实验流体力学
• IUTAM
• 百年回顾
• 流体动力学
• 热传递

好的，这是一份关于 IUTAM Symposium on One Hundred Years of Boundary Layer Research 这本图书的图书简介，内容将聚焦于其主题的广阔背景、历史脉络、核心议题以及对未来研究的启示，同时确保详尽且避免任何人工智能痕迹的表达。 --- 图书简介：百年边界层研究的思辨与前瞻 《IUTAM 纪念边界层研究一百周年专题研讨会论文集》 本书汇集了国际理论与应用力学联盟（IUTAM）为纪念边界层理论诞生一百周年而组织的一次具有里程碑意义的专题研讨会上的精选学术成果。这不是一部简单的历史回顾录，而是对流体力学基石——边界层理论——百年发展历程进行深度剖析、对其当前挑战进行系统梳理，并对未来数十年研究方向进行战略性展望的综合性学术文集。 自普朗特（Ludwig Prandtl）在1904年提出其革命性的边界层概念以来，这一理论不仅彻底重塑了我们对流体运动的理解，也成为航空航天、能源转换、环境科学乃至生物流体力学等多个领域不可或缺的分析工具。本书的篇章结构旨在引导读者穿越百年学术长河，从理论的源头审视其演变，观察其实际应用的拓宽，并最终聚焦于当代科研亟待解决的难题。 第一部分：理论的奠基与经典范式的确立 本部分深入探讨了边界层理论的早期发展阶段，重温了普朗特理论诞生的历史背景及其对当时科学界带来的冲击。读者将看到对经典粘性流体动力学方程（如纳维-斯托克斯方程）在特定边界条件下的简化过程的精妙阐述。 核心内容包括对层流与湍流的本质区别的早期探索，特别是伯努利原理与动量守恒在粘性流体中的精细平衡。研究者们回顾了Prandtl-Karman 动量积分方程的推导与应用，这一工具在工程实践中发挥了长久的影响力。此外，本节也收录了关于边界层分离现象的早期精确分析，分离点预测和其对气动阻力的决定性影响，是本部分不可或缺的主题。对这些经典理论的重申，旨在确立理解后续复杂问题所需的坚实数学和物理基础。 第二部分：湍流边界层的复杂性与数值革命 边界层研究的真正挑战，在于其内在的湍流特性。本书的第二部分集中火力于过去半个世纪以来，在处理高雷诺数流动中取得的重大进展与遗留的瓶颈。 湍流边界层的高度非线性和随机性，使得精确解析解几乎无望，这直接推动了计算流体力学（CFD）的蓬勃发展。本部分详尽讨论了雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）模型的演进，从早期的简单代数模型（如零阶或一阶模型）到更复杂的涡流粘度模型。关键在于批判性地评估这些模型的普适性边界——即它们何时失效，尤其是在涉及显著的逆压梯度、二次流效应或高度非定常流动时。 此外，本书收录了关于大涡模拟（LES）和直接数值模拟（DNS）在解析湍流边界层内部惯性区、粘性底层（Sublayer）结构方面的最新成果。这些高精度的数值工具，正在揭示传统分析方法所无法触及的湍流脉动统计特性和能量级串机制。对于跨越粘性层和外流域的过渡区（Intermittency Region）的精确建模，是本部分探讨的重点。 第三部分：非经典流动与跨学科应用的拓展 边界层理论早已超越了简单的外部流过翼型问题。本部分展示了这一理论框架在处理更具挑战性的物理环境和工程需求时的适应性和延展性。 热力学耦合是关键议题之一。对于可压缩边界层，尤其是在高超声速流动中，粘性耗散、热化学反应与边界层发展之间的相互作用，构成了涉及化学动力学和辐射传热的复杂耦合问题。本节对激波与边界层的相互作用（Shock-Boundary Layer Interaction, SBLI）进行了深入分析，这是预测高超音速飞行器热防护系统失效的关键。 此外，非牛顿流体的边界层行为，包括聚合物溶液和悬浮液，展示了理论对非传统介质的适应性。在传热领域，对局部传热系数的精确预测，对于微流控设备和高效换热器的设计至关重要。本部分还触及了多相流边界层的界面动力学，例如在气液界面上的动量和质量传递。 第四部分：前沿课题与未来研究的挑战 作为纪念研讨会的总结篇章，第四部分着眼于未来二十年边界层研究可能突破的方向，同时也诚实地指出了当前尚未解决的重大科学难题。 一个核心挑战依然是湍流的精确控制与减阻。这包括对流场的主动或被动控制策略的深入研究，例如通过微小结构（如肋条、微气泡或等离子体激励）对近壁区脉动进行调控，以期实现显著的能源效率提升。 另一个新兴领域是边界层在复杂几何结构中的行为，例如对柔性表面（Compliant Walls）或仿生结构上流动的响应研究。这要求研究者超越刚性壁面的假设，纳入材料科学和结构动力学的考量。 本书最终强调，尽管计算机性能不断飞跃，但构建一个能准确预测所有复杂流态（特别是过渡区和非平衡湍流）的通用、低计算成本的物理模型，仍是本领域科学家们最宏伟的目标。本书的贡献在于系统地梳理了从普朗特到当代研究者们为达成这一目标所付出的不懈努力，并为年轻一代研究人员指明了接力攀登的方向。 --- 《IUTAM 纪念边界层研究一百周年专题研讨会论文集》无疑是流体力学、航空航天工程、机械工程以及相关应用科学领域学者、研究人员和高年级学生的宝贵参考资料，它以严谨的学术态度，全面回顾了一个世纪以来人类对流体界面现象认识的深化过程。

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