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页数:153

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出版时间:2005-9

价格:18.00元

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isbn号码:9787030153579

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• 水力学
• 流体力学
• 水工学
• 工程流体
• 流体机械
• 水资源
• 管道水力
• 水泵
• 水轮机
• 计算水力学

好的，这是为您撰写的图书《水力学》的简介，内容力求详实、专业，旨在展现该领域的核心内容和重要性，并避免任何“人工智能”痕迹的表述。 --- 书籍简介：《水力学》 导言：流动之诗与工程之基 《水力学》并非仅仅是一门枯燥的学科，它是物理学原理在宏大自然现象中具象化的生动体现，是人类理解和驾驭水流力量的基石。本书深入剖析了水——这一地球上最重要物质——在不同状态下的运动规律、受力特性以及能量转化机制。它连接了流体力学这一基础科学，与土木工程、水利工程、环境科学等众多应用领域。掌握水力学，即是掌握了构建现代文明基础设施的钥匙。 本书旨在为工程技术人员、科研工作者以及高等院校相关专业师生，提供一个全面、系统、深入的水力学知识框架。我们力求在理论深度和工程实践之间找到完美的平衡点，确保读者不仅理解“是什么”，更能洞悉“为什么”和“如何做”。 第一部分：流体力学的理论基础与流体静力学 本部分奠定了整个水力学研究的基石。 1.1 流体的基本性质与连续介质假设 首先，我们将探讨流体的本质特性。这包括密度、比重、粘性（牛顿流体与非牛顿流体）、可压缩性与不可压缩性（针对水这一主要研究对象，侧重于低速流动下的近似处理）。我们将详细阐述流体运动的数学描述工具——速度场、流线、迹线和涡线，以及连续介质假设在工程尺度上的适用性。 1.2 流体静力学：静止之力的精确计算 静止的流体虽然没有宏观运动，但其内部压力分布是工程设计中至关重要的考量。本章深入分析了静水压力随深度的线性变化规律，引入了压力测量仪器（如测压管、皮托管）的工作原理。重点内容包括： 平面受压面上的总静水推力与作用点：对于水坝、船体侧壁、闸门等结构，计算总推力和其作用位置是确保结构稳定性的关键。书中将提供详细的几何分析方法和积分推导。 浮力、阿基米德原理及其在浮体稳定分析中的应用。 相对静止与刚体转动下的流体压力分布：模拟水箱在加速或匀速转动状态下的压力场变化。 第二部分：流体动力学基础与控制方程 流体的运动规律由一系列守恒定律所支配。本部分将重点介绍描述流体运动的核心数学模型。 2.1 运动学与描述方法 区分拉格朗日描述（追踪单个质点）和欧拉描述（观察空间中某固定点的状态）。引入了流体运动的三种基本类型：匀速流、加速流、恒定流（定常流）与非恒定流。 2.2 质量守恒——连续性方程 以积分形式和微分形式全面阐述质量守恒原理。对于不可压缩流体，连续性方程简化为速度场的散度为零，这是后续所有推导的基础。 2.3 动量守恒——牛顿第二定律的应用与欧拉/纳维-斯托克斯方程 本章是核心中的核心。我们将从牛顿第二定律出发，推导欧拉方程（理想流体）和更具普遍性的纳维-斯托克斯方程（考虑粘性影响）。随后，本书将重点讲解如何将这些微分方程转化为可用于工程计算的积分形式——即伯努利方程。 伯努利方程的推导、适用条件与修正：包括考虑能量损失（水头损失）和压力水头、速度水头、高程水头的物理意义。 2.4 能量守恒——广义的伯努利方程 引入能量损失项（摩擦损失与局部损失），完善广义伯努利方程，使其能够准确描述流体在复杂管道系统中的能量转化过程。 第三部分：实际流动的分析与工程应用 理论模型需要通过对实际流动现象的刻画才能指导工程实践。 3.1 相似性原理与量纲分析 在无法直接进行物理模型试验时，相似性原理提供了将试验结果放大或缩小的理论依据。本书将详细介绍π定理的应用，以及雷诺数（Reynolds Number, Re）和弗劳德数（Froud Number, Fr）在水力学分析中的决定性作用。 3.2 粘性流动：管道中的摩擦损失 3.2.1 层流与湍流的界限 阐述雷诺数如何区分层流（Poiseuille流）和湍流。深入分析湍流的统计特性和脉动现象。 3.2.2 管道水流的计算 达西-魏斯巴赫公式：推导并解释摩擦系数 $f$ 的确定方法，包括层流（Hagen-Poiseuille公式）和湍流条件下的经验和半经验公式。 摩阻系数图（Moody图）的应用：重点讲解相对粗糙度 ($epsilon/D$) 在湍流摩擦计算中的关键作用。 局部水头损失：针对局部构件（弯管、阀门、扩散器等）的能量损失计算方法（K值法或等效长度法）。 3.3 明渠恒定流分析 与密闭管道不同，明渠流动（如河流、渠道）的自由水面会随流量和底坡条件而变化，其分析需要引入弗劳德数。 均匀流：渠道中水深保持不变的流动，计算正常水深与临界水深。 临界流与控制：临界状态（Fr=1）是渠道设计中的关键分界点。 能量计算与水面线分析：利用能量方程推导不同底坡（缓坡、陡坡、横坡）下的水面线形态，这是水库泄洪道和灌溉渠道布局的基础。 水跃（Hydraulic Jump）：分析水跃的形成、位置确定及能量耗散特性，这对水工建筑物消能设计至关重要。 第四部分：水力机械与特殊流动现象 本部分将视角转向能量的转换与水的特殊行为。 4.1 水力机械的基本原理 介绍水轮机（水能转化为机械能）和水泵（机械能转化为水能）的分类、基本工作原理和性能参数。 相似性与比速：引入比速概念，指导工程师选择最适合特定落差和流量的水轮机类型。 汽蚀现象（Cavitation）：详细分析汽蚀的成因、危害（对叶片侵蚀）以及如何通过操作数（如NPSH值）进行预防。 4.2 瞬变流（Water Hammer） 管道内阀门快速关闭或启动引起的压力波传播，即水击现象。本书将推导压力波的速度、波的反射和叠加过程，并介绍如何通过管道材料选择、设置缓冲设施（如调压室、泄压阀）来控制最大超压值，这是压力管道安全运行的生命线。 总结与展望 《水力学》是一门经验与理论深度融合的学科。本书在严谨的数学推导之上，大量引用了工程实例和实际数据，旨在帮助读者跨越从抽象概念到具体工程设计的鸿沟。通过对流体静力、动力的深入理解，结合对复杂流动（如湍流、明渠）的分析，读者将能够自信地进行水利基础设施的规划、设计与维护工作，真正做到“知其然，更知其所以然”。

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我是在一个漫长的雨季里开始研读这本书的，那段日子窗外总是水声潺潺，这种环境似乎无形中加深了我对书中内容的理解。 这本书最让我印象深刻的是它对“不确定性”的探讨。 在很多传统教材中，水力计算往往假设条件是理想化的，但这本书却勇敢地直面了现实世界中水流的复杂性、随机性和非均匀性。 它对数据拟合的敏感性分析做得非常透彻，提示读者在实际工程中，任何计算结果都应该附带一个合理的误差范围。 这方面的内容，对于从事水资源管理和风险评估工作的人来说，简直是宝贵的财富。 它的索引做得极其细致，如果你想快速定位到关于“波浪对防波堤的冲击载荷”的特定公式，只需要看两眼就能找到相应页码，查找效率非常高。 它的参考文献列表也极其详尽，为进一步钻研相关课题提供了无数条清晰的路径，让人感觉这本书并不是一个知识的终点，而是一个更广阔研究领域的起点。

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我必须承认，我是一个对公式推导过程有强迫症的读者，如果作者跳过了关键的一步，我就会感到非常抓狂。 幸运的是，这本书在这方面做到了极致的耐心和详尽。 每一个涉及到微积分和张量分析的部分，作者都给出了详尽的中间步骤，甚至连一些看似基础的替换和简化，它都没有放过。 这种对“严谨”的极致追求，让我对书中的每一个结论都深信不疑。 而且，它不拘泥于单一的分析方法，比如在处理渗流问题时，它会同时展示解析法和数值模拟（有限元/差分）的基本思路和优缺点对比，这种多角度的教学方式极大地拓宽了我的思路。 读完后，我感觉自己不再是简单地“会算”水力问题，而是真正理解了水体运动背后的物理规律和数学本质。 至于纸张的耐用性，我翻阅了不下五十遍，还用咖啡渍“意外”地标记了几个重要定理，但书本依然坚挺，丝毫没有散架的迹象，足以见得它的制作工艺是经得起时间考验的。

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我最近在忙一个关于城市防洪的模型建立，手头上翻阅了市面上几乎所有主流的教材和参考书，但唯独这本书，让我找到了一种久违的“踏实感”。 它的叙述逻辑实在是太严谨了，作者似乎完全站在一个实战者的角度来组织材料，每一个理论的引入，都有明确的工程背景作为支撑。 比如讲到紊流边界层理论时，它不是简单地罗列公式，而是详细分析了不同粗糙度渠道对流速分布的影响，这种对“细节的执着”非常打动我。 读到关于泵站设计的那几章，我甚至能想象出作者在绘制这些图纸时所花费的心思，各种工况点的选取、效率曲线的对比，都处理得极其到位。 这本书的排版也值得称赞，大段的文字中穿插着适量的公式和例题，使得阅读节奏张弛有度，不会让人感到视觉疲劳。 我个人认为，对于那些已经具备基础知识，希望将理论知识转化成实际设计能力的工程师或者高年级学生来说，这本书的实用价值是无可替代的。 它更像是一本“操作手册”和“理论宝典”的完美结合体，而非仅仅停留在基础概念的重复讲解上。

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这本书的装帧设计简直是一场视觉盛宴，我是在书店里被它那古朴又不失现代感的封面吸引住的。那种厚重的纸张质感，配合着烫金的书名“水力学”，立刻就让人感受到它内容的专业性和深度。 刚翻开目录，我就被里面的章节划分所震撼，每一个小标题都像是精心雕琢的艺术品，既涵盖了流体力学的基础理论，又细致地划分了明渠、管道、水轮机等多个应用领域。 尤其值得一提的是，书中大量的插图和图表绘制得极为精细，那些流线型的表示和复杂的受力分析图，即便是初学者也能从中领悟到核心概念的精妙之处。 别的不说，光是翻阅这本书的过程，本身就是一种享受，它不像那种冷冰冰的教科书，更像是一位资深的工程师，耐心地引导你进入一个充满逻辑与美感的科学世界。 我相信，对于任何想要深入了解水利工程或流体力学的人来说，光是把它放在书架上，都能无形中提升整个阅读空间的“学术气质”。 它的纸张厚度恰到好处，便于在上面做大量的批注和标记，这对于我这种习惯于“动手”学习的读者来说，简直是太友好了，每一个公式的推导步骤都清晰可见，完全没有那种为了凑字数而堆砌的冗余信息。

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说实话，我本来对这种偏重计算和原理的书籍不太抱有太大期望，通常都觉得内容枯燥乏味，但这本书彻底颠覆了我的看法。 它的行文风格非常富有激情，作者在阐述一些复杂现象时，常常会用一些生动形象的比喻，将那些抽象的物理过程具象化，读起来一点也不费劲。 我记得有一章专门讲能量损失的，作者竟然用“水流的‘脾气’与‘惰性’”来形容局部阻力和摩擦阻力，一下子就把我吸引进去了。 此外，书中对历史沿革的梳理也做得非常出色，它让你明白今天的这些成熟理论是如何一步步发展演变而来的，这对于理解“为什么是这样”比单纯记忆“是什么”更有帮助。 它的国际视野也很开阔，不仅引用了经典的欧洲水力学成果，也融入了近些年亚洲地区在特殊水文条件下取得的研究进展，这让整本书的内容显得既有深度又有广度。 总体感觉，作者不仅是一位杰出的学者，更是一位优秀的教育家，他深知如何才能让复杂的知识以最易于接受的方式传递给读者。

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