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页数:280

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出版时间:1970-1

价格:35.00元

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isbn号码:9787811333664

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• 机械工程
• 材料科学
• 工程材料
• 金属材料
• 非金属材料
• 材料力学
• 材料选择
• 机械设计
• 教材
• 高等教育

流体动力学与航空航天工程 本书旨在为读者提供流体动力学在航空航天工程领域应用的深入理解。我们将探索流体行为的基本原理，以及这些原理如何影响飞机、火箭和其他航空航天器的设计与性能。 第一部分：流体动力学基础 1. 流体定义与性质 物质的第四态： 气体、液体和等离子体作为流体的基本形式，其独特的分子结构和运动规律是理解流体行为的关键。我们将深入探讨粘度、密度、比重、表面张力、压缩性等流体基本属性，以及它们在不同工程场景下的意义。例如，粘度对管道流动阻力的影响，密度对浮力的作用，以及表面张力在微流控系统中的重要性。 流体静力学： 研究静止流体压强分布的规律。我们将讲解帕斯卡原理，分析容器内流体静压强随深度变化的规律，并介绍浮力原理及其在船舶设计、气球升空等方面的应用。阿基米德原理的推导与实际应用将是重点。 流体动力学： 研究运动流体的规律。本章将引入质量守恒（连续性方程）、动量守恒（伯努利方程）和能量守恒等基本定律，并阐述这些定律在描述流体流动行为中的核心作用。我们将分析理想流体与实际流体的区别，以及粘性对流动的影响。 2. 流体流动分类 层流与湍流： 区分两种截然不同的流动模式，并通过雷诺数等无量纲参数来判断流动状态。我们将详细分析层流的稳定性和湍流的复杂性，以及它们对能量损失、传热传质过程的影响。湍流模型的研究在计算流体动力学（CFD）中的应用也将被提及。 可压缩流与不可压缩流： 探讨流体密度变化对流动特性的影响，特别是在高速流动条件下。我们将分析马赫数，并介绍跨音速、超音速流动的独特性质，这对于飞行器设计至关重要。 稳态流与非稳态流： 区分流体性质（如速度、压强）在空间点上随时间变化的规律。稳态流是许多工程分析的简化模型，而非稳态流则需要更复杂的数学工具来处理。 3. 流体流动方程 纳维-斯托克斯方程： 作为描述粘性流体运动的基本方程组，我们将探讨其形式、物理意义以及求解的挑战。尽管纳维-斯托克斯方程难以精确求解，但其在理论分析和数值模拟中的基础地位不可动摇。 欧拉方程： 理想流体运动的基本方程，是纳维-斯托克斯方程在零粘性条件下的简化。我们将分析其在描述无粘流动时的适用性，以及与伯努利方程的关系。 伯努利方程： 基于能量守恒原理，我们将推导并应用伯努利方程来分析流体在不同位置的压强、速度和高度之间的关系。该方程在管道流动、翼型升力分析等领域有着广泛的应用。 第二部分：航空航天工程中的流体动力学应用 1. 航空器设计与气动弹性 翼型理论： 深入研究翼型的形状如何产生升力，并讲解升力系数、阻力系数等关键参数。我们将分析翼型在不同攻角下的流动状态，以及翼尖涡对升力分布的影响。 飞机气动性能： 分析不同类型飞机的气动布局、稳定性与操纵性。我们将探讨飞机在起飞、巡航、降落等不同飞行阶段的流体动力学特性，以及如何通过气动设计优化燃油效率和飞行性能。 气动弹性： 研究流体动力作用与结构弹性变形之间的相互耦合。我们将分析颤振、发散等气动弹性现象，并探讨其对航空器结构安全的影响，以及在设计中如何避免这些不利效应。 2. 火箭与导弹动力学 火箭发动机流场分析： 探讨燃气在喷管中的流动行为，以及如何通过设计喷管来最大化推力。我们将分析喷管的收敛-扩张段设计，以及超音速喷流的形成过程。 飞行器外形设计： 研究不同形状火箭和导弹在外形阻力、稳定性等方面的差异。我们将分析雷诺数、马赫数对飞行器气动特性的影响，并介绍钝头体、尖头体等不同外形的优缺点。 高超声速流动： 探讨飞行器在高马赫数下的特殊流动现象，如激波、激波附着、烧蚀等。我们将介绍高超声速飞行器的热防护技术和材料选择的重要性。 3. 热传递与传质 对流传热： 研究流体流动引起的传热现象，包括强制对流和自然对流。我们将分析传热系数、努塞尔数等参数，并探讨其在发动机冷却、热交换器设计等方面的应用。 传质过程： 研究流体中物质的输运过程，例如在燃烧室中的燃料混合、大气层中的污染物扩散等。我们将介绍菲克定律，并分析影响传质速率的因素。 4. 计算流体动力学（CFD） CFD基本原理： 介绍数值离散、网格生成、求解器等CFD基本概念。我们将简要说明如何将复杂的流体动力学问题转化为可在计算机上求解的代数方程组。 CFD在航空航天工程中的应用： 展示CFD在翼型优化、发动机性能预测、飞行器气动布局设计等方面的实际应用案例。我们将强调CFD作为实验的有力补充，能够显著缩短研发周期和降低成本。 第三部分：前沿研究与展望 1. 微流控与生物航空器 微尺度流动特性： 探讨在微小尺度下流体的特殊行为，如表面张力主导、粘性效应增强等。我们将介绍微泵、微阀等微流控器件的设计原理。 生物流体动力学： 研究生物体内的流体流动现象，如血液循环、鸟类飞行等。我们将探讨仿生学在航空航天工程设计中的启发作用。 2. 等离子体动力学与空间推进 等离子体特性： 研究在高能环境下形成的等离子体，及其在空间推进器中的应用。我们将介绍霍尔推进器、离子推进器等新型空间推进技术的工作原理。 磁流体动力学（MHD）： 研究导电流体在磁场中的运动规律，及其在超音速风洞、核聚变等领域的潜在应用。 3. 人工智能与流体动力学 机器学习在CFD中的应用： 探讨如何利用机器学习预测流体流动，加速CFD模拟，以及优化设计参数。 基于数据驱动的流体模型： 研究如何通过大量实验数据和模拟数据构建新的流体模型，以提高预测精度和效率。 本书适合航空航天工程、机械工程、自动化等相关专业的本科生、研究生，以及从事相关领域的科研人员和工程师阅读。通过对本书的学习，读者将能够深刻理解流体动力学在航空航天工程中的核心作用，并掌握分析和解决实际工程问题的能力。

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收到您的要求，以下是五段以读者口吻撰写的、针对“机械工程材料教程”的详细图书评价，每段约300字，风格和侧重点各不相同，且没有包含您提供的书名或提问中的特定要求。 --- 这本书，说实话，我本来是抱着很低的期望去看的，毕竟市面上关于基础理论的书籍汗牛充栋，总觉得大部分都是老生常谈，翻来覆去就是那点事儿。然而，这本书在讲述材料的微观结构与宏观性能之间的联系时，展现出一种令人惊喜的洞察力。它没有仅仅停留在概念的罗列上，而是通过大量精妙的插图和贯穿始终的案例，将晶体结构、位错理论这些抽象的概念“可视化”了。我尤其欣赏作者处理“相变”这一章节的方式，通常这部分内容会显得枯燥乏味，充斥着复杂的相图和热力学公式，但在这里，作者巧妙地引入了冶金史上的几次重大突破作为背景，使得整个学习过程更像是一次追溯历史的探索。读完这一部分，我感觉自己对热处理工艺的理解不再是机械地记忆参数，而是真正理解了为什么需要特定的冷却速率才能获得预期的硬度和韧性组合。对于初学者来说，这绝对是一本能帮你建立坚实基础，并且真正激发你对材料科学热情的引路之作。它让那些原本遥不可及的物理化学原理，落到了实实在在的工程应用之中。

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我必须承认，这本书在对新材料、前沿技术的跟进速度上略显保守，这一点在阅读“智能材料”和“纳米材料”章节时暴露无遗。它对一些已经成熟的技术介绍得极其详尽和可靠，比如传统合金的相变和强化机制，但对于近五年内涌现出的某些颠覆性材料，如拓扑绝缘体在结构应用中的潜力，信息就比较有限，甚至有些概念似乎还停留在早期文献的阶段。这使得这本书在“前沿探索”这个维度上，略逊于那些每年都在更新的电子出版物。然而，也正因如此，它提供了一种难得的“定海神针”般的感觉。它的核心内容扎实、经典，经得起时间的考验，对于打牢那些百年不变的材料学基础原理而言，其权威性和准确性是毋庸置疑的。因此，我建议将其作为学习的起点和主要参考书，辅以最新的期刊文献来补充那些快速发展的领域，这样才能构建一个既稳固又具前瞻性的知识体系。

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这本书给我的最大感受是其深厚的“跨学科”视角。它不仅仅停留在材料的本征性质讨论上，而是清晰地展示了材料科学是如何与制造工艺、计算模拟乃至经济成本挂钩的。例如，在介绍增材制造（3D打印）材料的特点时，作者并没有孤立地分析打印件的晶粒结构，而是将打印路径规划、烧结温度波动和最终的孔隙率完美地串联起来，形成了一个完整的工艺-材料-性能闭环。这种系统性的思维方式，极大地拓宽了我对工程问题的认识边界。我以前总觉得材料是固定的输入参数，但读完这本书后，我意识到材料的选择和加工过程是一个相互塑造、动态优化的过程。这种宏观的、工业化的视角，对于指导毕业设计中创新性工艺方案的制定非常有启发性。它不像一些纯粹的学术专著那样高冷，而是充满了与工业界对话的诚意。

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坦白说，这本书的排版和设计简直是一场灾难，这让我一度非常困惑，内容这么好的书，为什么外表却如此保守老旧？字体选择偏小，图表的对比度不高，尤其是一些涉及力学性能曲线的图示，如果不是用高分辨率屏幕观看，很多细节会完全丢失。我不得不在光线充足的台灯下，将书本尽量靠近眼睛才能看清那些细微的标注点。不过，一旦我克服了对视觉体验的初始不适，便能完全沉浸于其内容的深度之中。它在涉及“非金属材料”的部分，特别是对高分子材料的粘弹性行为和复合材料层间剪切强度的讨论，达到了一个非常高的水准，这是很多传统以金属为主的教材所缺乏的。作者对这些现代材料的关注度，显示出其与时俱进的学术视野。所以，如果有人能忍受其略显过时的装帧，这本书绝对是值得拥有的知识宝库，只是希望再版时能在视觉呈现上做出革命性的改进。

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我对这本书的侧重点感到非常满意，它显然是面向应用型工程师而非纯理论研究人员设计的。它在介绍各种工程材料（如高强度钢、铝合金、以及新兴的复合材料）时，花了大量的篇幅来讨论它们的“服役行为”——这一点太重要了。在实际工作中，我们遇到的最大挑战往往不是材料本身的性能极限，而是它在复杂载荷、特定温度和腐蚀环境下如何失效。这本书对疲劳、蠕变和断裂韧性的讲解非常到位，它没有过多纠缠于复杂的数学推导，而是聚焦于如何利用S-N曲线、裂纹扩展速率等工程指标来指导设计选型。我记得有一章专门分析了焊接残余应力对结构完整性的影响，作者用了一个实际的桥梁案例来佐证，这比单纯的教科书讲解要深刻得多。这本书的价值在于，它教会了你如何“使用”材料，而不是仅仅“知道”材料的化学成分。对于需要快速上手项目设计的人来说，这本书的实用价值远超同类教材。

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