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页数:67

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出版时间:2009-8

价格:9.80元

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isbn号码:9787122054661

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• 流体力学
• 水泵
• 实验
• 教程
• 机械工程
• 水利工程
• 流体机械
• 实验教学
• 高等教育
• 工程教育
• 泵

《流体力学与水泵实验教程》 引言 流体力学作为一门基础性学科，是工程领域不可或缺的重要组成部分。它研究流体（液体和气体）的运动规律、机械性能以及流体与周围介质相互作用的现象。而水泵作为现代工业和生活中最普遍、最重要的流体输送设备之一，其高效、可靠的运行直接关系到众多系统的正常运转。 本书旨在为读者提供一个系统、深入地理解流体力学基本原理，并掌握水泵工作特性、性能测试以及常见问题的分析与解决方法的实验平台。通过理论与实践相结合的方式，读者将能够建立起坚实的流体力学基础，并对水泵的实际应用有深刻的认识。 内容概述 本书内容涵盖流体力学的核心概念，并紧密结合水泵的实际应用，以实验教学为主要载体，力求理论清晰、操作简便、结果直观。 第一部分：流体力学基础实验 本部分将引导读者通过一系列精心设计的实验，逐步掌握流体力学的基本概念和原理。 流体的基本性质测量： 实验将指导读者测定流体的密度、粘度等基本物理参数。通过精确测量，理解这些参数对流体流动特性的重要影响。例如，通过落球法或毛细管粘度计，直观感受不同流体粘度的差异，以及温度对粘度的影响。 静止流体的压强与浮力： 实验将演示静止流体中压强的分布规律，如帕斯卡定律在液压系统中的应用。同时，也将通过阿基米德原理的验证实验，理解浮力的产生机制及其在船舶设计、浮标定位等领域的应用。例如，测量不同深度下的压强，观察压强随深度的线性增长；利用量筒和不同密度物体，验证浮体和沉体的受力平衡。 流体速度与流量的测量： 实验将介绍并实践多种测量流体速度和流量的方法，包括毕托管法、文丘里管法、孔板流量计法以及涡轮流量计法等。读者将学习如何根据实际情况选择合适的测量仪器，并理解不同测量方法的原理和适用范围。例如，利用毕托管测量管道内的平均速度，结合管道截面积计算流量；通过观察文丘里管内液体液面的变化，利用伯努利方程推算流量。 流体绕行物体的阻力与升力： 实验将研究流体绕过不同形状物体时产生的阻力与升力。通过改变流速、物体形状等参数，观察其对阻力与升力的影响。这将有助于理解飞机机翼升力的产生原理，以及车辆、桥梁等结构物在风载荷下的受力情况。例如，在风洞中测量不同翼型在不同攻角下的升力和阻力。 伯努利方程的验证： 实验将通过管道流动演示，验证伯努利方程的正确性。在不同截面处测量流速和压强，直观感受动能、势能与压强之间的相互转化关系。例如，通过一个由粗到细的管道，测量流体在不同截面处的流速和静压，验证总压能的守恒。 流体的粘性流动（层流与湍流）： 实验将通过管道流动演示，区分层流与湍流的特征，并介绍雷诺数的概念。读者将学习如何通过实验判断流动状态，以及雷诺数在预测流动状态中的作用。例如，通过在透明管道中注入染料，观察染料在低流速下呈直线流动（层流），在高流速下混合扩散（湍流），并测量对应的流速和管径，计算雷诺数。 第二部分：水泵原理与性能实验 本部分将重点聚焦于水泵的结构、工作原理以及性能测试，让读者深入了解这一关键设备。 水泵的分类与结构介绍： 实验将初步介绍离心泵、容积泵等常见水泵的分类依据，并对离心泵的关键部件（如叶轮、泵壳、泵轴、密封件等）进行详细讲解和观察。通过拆装模型，让读者直观了解水泵的内部构造。 离心泵的工作原理演示： 实验将通过简化的模型或实物，直观演示离心泵叶轮旋转如何带动流体做圆周运动，通过离心力将流体甩出，从而实现扬程的增加和流量的输送。 水泵性能测试实验： 这是本部分的重点。读者将学习如何搭建实验台，进行水泵的性能测试。主要包括： 流量的测量： 采用堰、水表等方式精确测量水泵的实际流量。 扬程的测量： 通过压力计测量水泵进出口的压力差，从而计算出水泵的扬程。 轴功率的测量： 通过扭矩传感器或电动机的功率计，测量水泵的输入轴功率。 效率的计算： 根据流量、扬程和轴功率，计算出水泵的效率。 水泵特性曲线的绘制与分析： 通过一系列性能测试数据，读者将学习如何绘制水泵的特性曲线，包括流量-扬程曲线（H-Q曲线）、流量-效率曲线（η-Q曲线）和流量-轴功率曲线（P-Q曲线）。分析这些曲线，理解水泵在不同工作点下的表现，以及最佳效率点的重要性。 水泵运行参数对性能的影响： 实验将研究转速、管路损失、吸程等因素对水泵性能的影响。例如，通过改变水泵转速，观察其对流量、扬程和效率的改变；通过改变管路阻力，观察其对水泵工作点和效率的影响。 水泵的汽蚀现象与预防： 实验将模拟水泵发生汽蚀的条件，让读者直观观察汽蚀的现象，并深入理解汽蚀产生的原因（如吸入口流速过大、液面过低、介质温度过高等）。通过改变实验条件，探索预防汽蚀的有效措施，如提高吸水池液面、降低介质温度、选择合适的泵型等。 水泵的常见故障分析与排除： 结合实验现象，本书将引导读者分析水泵常见的故障，如流量不足、扬程不够、效率低下、噪音过大、发热等，并提出相应的排除方法。例如，针对流量不足，可能的原因包括叶轮损坏、密封不良、管路堵塞等，需要逐一排查。 实验设计特色 理论与实践紧密结合： 每个实验都附有详细的理论背景介绍，解释实验现象背后的物理原理，帮助读者深入理解。 操作步骤清晰明了： 实验步骤设计得科学合理，语言通俗易懂，即使是初学者也能轻松掌握。 数据处理与分析详尽： 提供完整的数据记录表格和数据分析方法，指导读者如何处理实验数据，得出有意义的结论。 强调安全操作： 在实验过程中，始终强调安全注意事项，确保实验过程的安全可靠。 仪器设备易于获取： 实验所用的仪器设备多为实验室常用设备，易于在教学实验室中配置。 适用对象 本书适用于高等院校、职业技术学校的机械工程、水利工程、环境工程、动力工程等相关专业本科生、研究生，以及从事流体机械、泵站设计、运行与维护等工作的工程技术人员。 结语 《流体力学与水泵实验教程》以其科学严谨的理论体系、丰富多样的实验内容和深入浅出的讲解方式，将为读者打开一扇通往流体力学与水泵世界的大门。通过本书的学习，读者不仅能掌握流体力学和水泵的基本知识，更能培养解决实际工程问题的能力，为未来的学习和工作打下坚实的基础。

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从文献引用的规范性和专业术语的准确性来看，这本书无疑体现了极高的学术水准。书中对于一些核心概念的定义，引用了国际上公认的标准表述，确保了专业术语的统一性，避免了不同教材之间因翻译或理解差异而造成的学习障碍。在参考资料部分，作者列举了大量经典著作和前沿期刊的文献，显示出其内容并非闭门造车，而是站在了该学科发展的前沿。对于读者而言，这意味着如果希望对某个特定主题进行更深入的钻研，可以直接根据书中的指引找到最权威的源头。此外，全书的语言风格在保持客观科学性的同时，又避免了过于晦涩难懂的行话堆砌，使得即便是初次接触该领域的人，也能感受到作者清晰的思路和对学科的热忱。这种专业度与可读性的平衡，使得这本书既可以作为高校的标准教材，也能成为科研人员在回顾基础知识时的优秀参考读物。

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我花了相当一段时间来研究这本书的理论深度和广度，发现它在基础概念的构建上可谓是煞费苦心，力求在保证严谨性的前提下，兼顾不同背景读者的接受能力。书中对连续性方程、动量方程以及能量方程的引入，并非直接抛出复杂的张量形式，而是通过对微元体受力分析的逐步细化过程进行推导，每一步的物理意义都解释得非常到位，避免了“知其然不知其所以然”的窘境。对于一些经典问题，比如管道流动中的能量损失计算，作者采用了多角度的阐释方式，先是基于经验公式的快速估算，随后深入到雷诺数和摩擦系数的无量纲化分析，最后还辅以了修正系数的应用实例。这种由浅入深、层层递进的叙事结构，让读者在掌握核心原理的同时，也能迅速了解这些原理在工程实践中的实际应用价值。它没有为了追求高深的数学表达而牺牲物理直觉的培养，使得读者在解题过程中，始终能够锚定在实际的物理场景中思考问题。

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我个人非常欣赏这本书在理论结合实践方面的努力，它不仅仅是一本纯粹的理论教材，更像是一本工具书的预备篇。在讲解完一系列基础的流动模型后，书中紧接着引入了对实际工程设备中流体现象的分析。例如，在讨论动量定理的应用时，作者并没有仅仅停留在二维平面上的推导，而是深入到喷嘴或导流板对流体冲击力的计算，这些都是工程设计中立竿见影的知识点。更关键的是，对于公式的使用场景和适用条件的限制，书中有非常明确的界定，提醒读者“在什么情况下，哪些简化假设是合理的，哪些是需要修正的”。这种“经验的传授”比单纯的公式堆砌更有价值，它教会了读者如何像一个工程师那样去思考——即如何将理想化的数学模型，映射到充满不确定性的真实世界。这种严谨与实用的结合，让这本书的学习过程充满了目的性和成就感。

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这本书的章节安排似乎是按照一个非常典型的、循序渐进的学习路径精心设计的。开篇对于流体静力学的介绍极为扎实，通过大量生活化的例子，比如船只的浮沉、大坝的受力等，迅速拉近了与读者的距离。随后，章节自然地过渡到流体运动学，着重分析了流场描述的两种主要方法——拉格朗日和欧拉描述，并清晰地阐述了二者在处理瞬态问题时的优劣。令人印象深刻的是，书中对于“控制体”和“控制面”概念的引入与应用，讲解得极其透彻，这对于后续的动量方程和质量守恒的建立至关重要。作者似乎非常理解学生在学习过程中容易混淆的知识点，并在这些地方着墨甚多，用粗体字和特别注释框进行了强调。整体来看，本书的内容组织逻辑性极强，像一条精心铺设的轨道，引导着读者稳健地从流体力学的基本公理迈向更复杂的紊流和高速流动的初步认识。

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这本书的排版和装帧设计真是让人眼前一亮，不同于许多理工科教材那种刻板、严肃的面孔，它在视觉呈现上做了很多细致的考量。封面采用了较为柔和的蓝色调，配上一些流线型的抽象图案，隐约能感受到流体运动的韵律感。内页的纸张质量上乘，触感温润，印刷的字体清晰锐利，即便是复杂的公式推导和图表也毫无模糊之感。尤其值得称道的是，作者在关键概念的阐述部分，大量使用了高质量的插图和流程图，这些图示不仅仅是简单的示意，更像是精心制作的教学模型，将抽象的物理现象具象化，对于初学者建立直观认识起到了极大的帮助。例如，对于边界层分离的示意图，它细致地展示了不同压力梯度下流线形态的微妙变化，这比纯文字描述要高效得多。书中的章节布局也体现了匠心，逻辑过渡自然流畅，章节间的连接词和导语都经过精心打磨，使得阅读体验连贯而愉悦，即便是面对厚厚的一本专业书籍，也不会产生阅读上的压迫感。这种对细节的关注，体现了出版方和作者对读者学习体验的尊重，让一本技术性的书籍，读起来也像是在欣赏一本设计精良的画册。

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