具体描述
一本关于流体力学与动力学领域问题的实用指南。 本书旨在为学习和应用流体力学与动力学原理的学生、工程师和研究人员提供一个全面的问题解决框架。它深入探讨了流体行为的各个方面，从基本的概念理解到复杂的工程应用，通过详实的问题分析和步骤化解答，帮助读者掌握解决各类挑战性问题的能力。 内容涵盖： 流体静力学（Hydrostatics）： 压力分布与浮力： 深入分析流体在静止状态下的压力特性，包括压力随深度的变化、静止流体表面的等压面，以及阿基米德浮力定律的应用。读者将学习如何计算浸入流体中的物体所受的浮力，理解浮体和沉体的条件，并能解决如船体稳定性、坝体受力等实际问题。 容器内的流体： 探讨不同形状容器中流体的受力情况，如矩形、圆柱形水箱，以及倾斜容器中的压力分布。本书将引导读者计算容器壁和底部承受的总力和合力。 液面形状： 分析在重力、表面张力和容器形状共同作用下形成的液面形状，例如毛细现象、文丘里管内的液面升降，并提供解决相关问题的计算方法。 流体运动学（Fluid Kinematics）： 流体描述方法： 详细介绍拉格朗日描述和欧拉描述两种方法，理解流体微团的运动轨迹和速度场、加速度场的表示。 流场分析： 讲解如何分析流场的性质，包括有势流和无势流、有旋流和无旋流的判别，以及流线、迹线、路径线之间的关系。 连续性方程： 建立并应用质量守恒原理，即连续性方程，在不同坐标系下（笛卡尔、柱坐标、球坐标）进行推导和应用，解决如管道中流量守恒、变截面流动等问题。 流体动力学（Fluid Dynamics）： 伯努利方程（Bernoulli's Equation）： 深入阐述伯努利方程的推导过程及其适用条件，包括定常流动、不可压缩流体、无粘性流体等。通过丰富的算例，演示如何利用伯努利方程解决如文丘里效应、皮托管测量速度、喷雾器工作原理等问题。 动量方程（Momentum Equation）： 讲解和应用流体动量方程，分析动量守恒在流体流动中的体现。读者将学习如何计算作用在弯管、挡板、喷嘴等物体上的力，以及解决如喷气推进、水轮机叶片受力等问题。 粘性流体流动： 引入粘性的概念，分析牛顿流体和非牛顿流体。详细讲解层流和湍流的特点，以及如何应用纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes equations）及其简化形式（如普朗特边界层方程）来描述和解决实际问题。 能量方程（Energy Equation）： 讨论流体在流动过程中能量的转化和传递，建立和应用适用于有功耗散（如摩擦损失）和机械功的能量方程。重点解决如管道输水系统中的水头损失计算、泵和涡轮的效率分析等。 特殊流动现象与应用： 边界层理论： 深入解析边界层的形成、发展以及其对流体阻力和传热的影响。学习分离边界层、附着边界层等概念，并应用于飞机机翼、船舶船体等外形设计。 可压缩流体流动： 探讨气体在高速流动时的特性，包括马赫数、激波、膨胀波等概念。分析超音速和高超音速流动的特性，以及火箭发动机、高超声速飞行器等应用。 多相流： 介绍气液、气固、液固等混合物在流动时的复杂现象，例如气泡流、液滴流、颗粒流等。探讨多相流在化工、石油、环保等领域的应用。 流体机械： 涵盖离心泵、轴流泵、风机、透平、涡轮等流体机械的工作原理、性能参数计算以及设计基础。 本书的特色： 问题驱动： 每一章节都围绕着一个或多个核心问题展开，通过对问题进行深入剖析，引导读者逐步掌握相关理论和计算方法。 步骤化解答： 针对每一个例题，都提供清晰、详尽的解题步骤，从识别已知量、未知量，选择适用方程，到进行数值计算和单位换算，力求严谨。 理论与实践结合： 理论讲解深入浅出，紧密结合工程实际应用，帮助读者理解抽象的物理概念在现实世界中的体现。 覆盖广泛： 涵盖了流体力学与动力学领域的核心内容，满足不同层次读者学习和研究的需求。 强调物理图像： 引导读者建立清晰的物理图像，理解流体运动背后的机理，而不仅仅是机械记忆公式。 本书将是您在学习流体力学与动力学过程中不可或缺的助手，帮助您克服学习中的难点，提升解决实际工程问题的能力。
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