各向异性非牛顿流体连续介质力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:韩式方

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:2008-5

价格:58.00元

装帧:

isbn号码:9787030203984

丛书系列:

图书标签:

• 流体力学
• 非牛顿流体
• 连续介质力学
• 各向异性
• 材料力学
• 流变学
• 复杂流体
• 数学物理
• 工程力学
• 物理学

好的，这是一本关于流体力学和材料科学的综合性著作的简介。 --- 书名：流体力学与材料行为的交织：从宏观动力学到微观结构 作者：[请在此处插入作者姓名] 出版社：[请在此处插入出版社名称] 出版日期：[请在此处插入出版日期] --- 内容简介 《流体力学与材料行为的交织：从宏观动力学到微观结构》是一本深入探讨流体在复杂材料环境中的运动规律、界面现象以及材料结构对其流动特性的影响的专业性著作。本书旨在为流体力学、材料科学、化学工程以及生物力学等领域的科研人员、工程师和高级学生提供一个全面且深入的理论框架和应用指南。 本书的结构围绕两大核心主题展开：一是理解宏观尺度下的流体动力学现象，二是探究微观结构尺度如何调制这些宏观行为。全书内容紧密结合实验观测、理论建模与数值模拟，力求在现象描述与机理剖析之间搭建坚实的桥梁。 第一部分：连续介质力学基础与本构理论的扩展 本部分首先回顾了经典连续介质力学的基本原理，包括运动学、应力分析以及能量守恒定律在流体系统中的应用。重点在于建立描述流体动态行为的控制方程，如纳维-斯托克斯方程的推导与形式化。 随后，本书引入了对经典牛顿流体模型的超越。我们详细探讨了广义本构关系的构建，特别是如何通过引入材料的记忆效应、应变率依赖性以及非线性粘弹性来描述更广泛的材料体系。这包括对黏塑性材料、粘弹性材料以及具有内在结构特征的复杂流体的描述框架。读者将学习如何根据实验数据选择和修正本构方程，以准确反映材料在不同加载条件下的响应。本部分对本构方程的张量形式进行了详尽的阐述，强调了材料对称性、客观性以及热力学相容性在理论模型建立中的重要性。 第二部分：界面现象与多相流动的耦合 流体与固体、流体与流体或流体与气体的界面行为，是理解许多实际工程问题的关键。本部分将焦点置于界面张力、表面扩散与界面输运的理论。 书中深入分析了界面动力学，包括润湿性、毛细现象以及液滴或气泡在流动场中的演化。我们应用最小能耗原理和Cahn-Hilliard方程等先进工具来描述相分离和界面演化过程。对于多相流，本书区分了分散相和连续相，并针对气液、液固以及气固体系，详细介绍了不同尺度的建模方法，从欧拉-欧拉法到欧拉-拉格朗日法，并探讨了相间作用力的精确表征，例如拖曳力、升力以及湍流中的群体效应。 第三部分：微观结构对宏观流变学的影响 这是本书最具创新性的部分之一。我们探讨了材料内部的微观结构（如聚合物链的缠结、悬浮颗粒的空间排布、纤维的取向）如何决定其宏观的流变学特征。 书中详细分析了高分子流体的动力学，利用Reptation模型和Tube模型来解释熔体和溶液中的长程关联。对于分散体系（如悬浮液和乳液），我们引入了结构张量的概念，用以量化内部结构的空间排列状态，并将其直接耦合到宏观应力张量中。这使得我们能够预测剪切变稀、伸展变稠等非传统流变行为的机制。此外，本书还覆盖了微流控环境中流体行为的特殊性，探讨了表面效应、电动力学作用以及非对称流动几何对流体动力学的影响。 第四部分：非平衡态热力学与输运过程 流体运动往往伴随着显著的能量和质量输运。本部分将流体力学置于非平衡态热力学的背景下进行考察。我们关注的重点不再是热力学平衡，而是系统在远离平衡状态下的能量耗散、熵产生与输运系数的依赖性。 书中阐述了动理学理论（如玻尔兹曼方程的近似解）如何提供连接微观粒子运动与宏观输运现象（如热传导、质量扩散）的桥梁。特别地，对于包含化学反应或相变的流动系统，我们探讨了耦合输运问题，例如化学驱动的对流、热致扩散以及电场-流场耦合效应。这些分析对于设计高效的反应器和新型分离技术至关重要。 本书特色 跨学科的综合性： 将经典流体力学与现代材料科学中的微观结构理论紧密融合。 严谨的理论基础： 强调张量分析、守恒律和统计力学在模型构建中的核心作用。 聚焦前沿问题： 涵盖了生物流体、软物质以及环境流体力学中的关键挑战。 强调建模与预测： 提供了一套完整的从实验数据到可预测模型的构建流程。 《流体力学与材料行为的交织》是研究复杂流体系统、开发新型功能材料以及优化涉及流动过程的工业化技术不可或缺的参考书。它不仅传授了知识，更培养了读者运用多尺度方法解决复杂工程难题的能力。 ---

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这本书的内容组织结构如同一个精密的钟表，每一个章节的衔接都体现了作者深厚的学术功底和高超的教学艺术。它并没有急于展示那些令人眼花缭乱的复杂模型，而是将篇幅大量投入到“为什么”和“如何得到”这两个核心问题上。我个人非常喜欢它对“对称性”在流体力学中应用的论述，这部分内容是许多教科书中容易被一带而过的地方。作者用了整整一章的篇幅，系统地阐述了物质对称性如何约束本构关系，从欧几里得变换到更深层次的群论概念，娓娓道来，逻辑层层递进，令人叹服。更值得称赞的是，书中对数学工具的使用保持了一种高度的审慎态度——只有当数学语言是描述物理现象的最简洁、最精确表达时，它才会被引入，而不是为了炫耀数学技巧而堆砌公式。这使得全书的阅读体验非常流畅，即便是面对那些高阶的偏微分方程组，读者也能清晰地把握其背后的物理驱动力。读完后，我感觉自己对“什么是流体”的理解已经超越了简单的牛顿粘性概念，进入了一个更具包容性和普适性的领域。

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坦率地说，这本书的难度是毋庸置疑的，它绝非那种可以轻松翻阅的“科普读物”，更像是一本摆在案头、需要不断停下来沉思的工具书。在我看来，它最大的价值在于其广度和深度达到了一个近乎完美的平衡点。例如，在讨论粘弹性本构模型时，作者并未局限于传统的Maxwell或Voigt模型，而是深入探讨了分数阶导数在描述材料记忆效应上的优势，并且清晰地对比了这些模型的适用边界和物理局限性。这种对模型“适用性”的批判性分析，是区分优秀教材和普通教材的关键所在。此外，书中对非平衡态热力学的引入也十分精妙，它将能量耗散的概念提升到了一个更基础的原理层面，使得读者在处理诸如加热或压缩过程中的流体行为时，能够运用更一致的物理框架。虽然阅读过程中需要频繁查阅线性代数和张量分析的参考资料，但这恰恰是学习高级物理的必经之路，书籍并没有回避这种难度，而是将其作为了训练读者学术功底的有效途径。

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这本书的排版和图表设计非常考究，体现了出版方对专业学术书籍制作的尊重。字体选择清晰易读，公式编号系统严谨，使得在做笔记或引用时非常方便。我特别关注了书中的算例部分，这些算例是检验理解程度的试金石。它们的设计巧妙，往往集中于某一特定物理现象（如剪切增稠或触变性）的数学模型建立与初步求解。这些例子大多避开了过于简化的解析解，而是引导读者去理解如何将复杂的本构方程转化为可数值求解的形式，这对于准备从事计算流体力学的研究者来说，具有极高的指导意义。唯一的遗憾或许是，相比于理论的深度，附带的习题数量稍显不足，如果能增加更多涉及数值方法或实验数据对比的开放性问题，这本书的实践指导价值将得到进一步提升。不过，就其作为一本理论基石著作的定位而言，它已经做得非常出色了，它教会了我如何“思考”非牛顿流体，而非仅仅是如何“计算”它们。

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这本书的语言风格是极其冷静和客观的，仿佛一位经验丰富的大师在平静地向学生阐述宇宙中不变的法则，没有多余的夸张或情感色彩，所有的论证都建立在无可辩驳的数学和物理逻辑之上。我尤其欣赏作者在处理“各向异性”概念时的细腻笔触。他花费了大量篇幅来阐释材料微结构如何通过正交张量或晶体群来影响宏观响应，这种由微观到宏观的映射过程，被拆解得极其透彻。它迫使读者去跳出日常生活中对称性流体的直观感受，真正进入到一个结构决定行为的物理世界。这本书的叙述节奏是稳健而有力的，它不追求速度，而是确保每一步的知识都被牢固地吸收。对于那些渴望建立起对复杂介质力学完整知识体系的科研人员来说，这本书是提供稳定基座的磐石，它提供了一种方法论：如何系统地、无矛盾地描述一个具有内在结构依赖性的连续体。读完此书，你需要的不是记忆公式，而是内化一套分析和建模复杂物理系统的通用方法论。

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这本书的封面设计充满了严谨的学院气息，深蓝色的底色上用银色和白色的字体清晰地印着书名，让人一眼就能感受到其内容的深度和专业性。拿到手里，厚实的纸张和精良的装订质量立刻给人一种“这是值得细读的经典”的感觉。我最欣赏的是它对基本概念的梳理，作者似乎非常注重“打地基”，从流体力学的最基本假设开始，一步步推导出各个本构方程，每一个数学推导过程都详略得当，既没有过度简化到失去物理意义，也没有陷入繁琐的数学细节中让人迷失方向。尤其是在介绍应力张量和变形梯度这些核心概念时，作者巧妙地引入了一些历史背景和哲学思考，让原本枯燥的数学工具变得有血有肉起来。对于初次接触这个领域的学生来说，这无疑是一本极佳的入门向导，它提供的不仅仅是公式，更是一种严谨的思维框架。它成功地搭建起了一座连接宏观现象与微观规律的桥梁，让人在学习复杂流变行为之前，能够对介质的本质有一个扎实的认识。书中的插图虽然不多，但都极为关键，寥寥数笔便能勾勒出复杂的几何构型和向量场，极大地辅助了对空间微分算子的理解。

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