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出版者:Minerals, Metals, & Materials Society

作者:A. Kumar

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1999-01

价格:USD 188.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780873394277

丛书系列:

图书标签:

• 表面工程
• 表面处理
• 材料科学
• 工程材料
• 涂层技术
• 腐蚀防护
• 磨损控制
• 表面改性
• 薄膜技术
• 功能表面

流体力学基础与应用 内容简介 本书全面深入地探讨了流体力学的基础理论、分析方法及其在工程领域的广泛应用。旨在为学习者提供坚实的理论基础和解决实际问题的能力。全书内容涵盖了从流体静力学到复杂的湍流现象，结构清晰，逻辑严谨，兼顾了理论深度与工程实践性。 第一部分：流体静力学与基本概念 本部分首先引入流体力学的基本概念，包括流体的定义、分类（牛顿流体与非牛顿流体）以及重要的物理性质，如密度、比重、粘度（绝对粘度和运动粘度）和表面张力。详细阐述了流体在平衡状态下的力学规律——流体静力学。内容包括： 压力概念与测量： 介绍绝对压力、表压、真空度和流体静压力随深度的变化规律。重点讲解了不同类型的压力测量仪器，如皮托管、U型管压力计、波登管压力计等，并分析了它们的工作原理和适用范围。 流体静力平衡： 深入分析作用在平面和曲面上的静水压力，推导出合力和合力矩的计算方法。特别关注了浸没在流体中的物体所受到的浮力、阿基米德原理及其在船舶设计和浮力控制中的应用。 第二部分：流体运动学与基本控制方程 本部分着重于描述流体的运动状态，而不涉及引起运动的力。引入了描述流体运动的两种基本描述方法：拉格朗日（随体）描述和欧拉（空间）描述。 运动学描述： 详细解释了流线、迹线和时间线，阐述了流场的速度场、加速度场及其与物质导数的关系。讨论了流动的分类，如匀速流、非匀速流、定常流与非定常流，以及不可压缩流和可压缩流。 控制方程的建立： 严格推导了流体运动的三个基本控制方程： 连续性方程： 基于质量守恒原理，推导了微分形式和积分形式，用于分析流量和流速的连续性。 欧拉方程（无粘性流）： 基于牛顿第二定律，推导了描述无粘性流体运动的微分方程。 纳维-斯托克斯方程（粘性流）： 综合考虑了粘性力的作用，得出了描述粘性流体运动的核心偏微分方程组。该方程组的复杂性为后续章节的研究奠定了基础。 第三部分：流动分析与工程应用 本部分将前述基本方程应用于具体的工程问题，重点关注粘性流体流动。 伯努利方程及其应用： 在不可压缩、无粘性流体（理想流体）的定常流动的假设下，对欧拉方程进行线积分，推导出著名的伯努利方程。详细讨论了该方程在文丘里管流量测量、管道压力损失计算以及射流现象中的实际应用。 量纲分析与相似性原理： 介绍如何利用量纲分析（如 Buckingham $Pi$ 定理）来简化复杂的流体力学问题，并确定物理量之间的关系。深入探讨了模型试验和原型试验之间的相似性准则（几何相似、运动学相似、动力学相似），特别是雷诺数（$Re$）和弗劳德数（$Fr$）在工程相似性中的关键作用。 粘性流的分析： 重点研究粘性对流动结构的影响。 管道层流： 详细分析了泊肃叶（Poiseuille）流动，推导了圆管内粘性流动的速度分布、最大速度以及压力降与流量之间的关系。 边界层理论： 阐述了普朗特提出的边界层概念，解释了粘性效应如何集中在靠近固体壁面的薄层内。推导了层流边界层（如 Blasius 方程）的近似解法，并讨论了边界层分离现象及其对阻力的影响。 湍流： 对比分析了层流与湍流的特性，包括湍流的随机性和脉动性。介绍了雷诺应力概念，并使用经验公式（如沿程阻力系数 $f$ 与雷诺数的关系，如 Moody 图表）来处理实际工程中的湍流管道流动问题。 第四部分：流体力学中的特定流动问题 本部分深入探讨了更具挑战性的工程流动现象。 流体阻力和升力： 系统介绍物体绕流产生的阻力（摩擦阻力和压差阻力）和升力。分析了流线型设计（如机翼形状）如何优化压力分布以减小阻力或产生有效升力。 可压缩流动基础： 引入了气体动力学的基础，侧重于低速可压缩流动。讨论了马赫数（$Ma$）的概念及其对流动特性的决定性影响。对等熵流（Isentropic Flow）进行了分析，并推导了速度、压力和密度之间的关系。 正激波与斜激波（简述）： 简要介绍马赫数大于1时的超音速流动现象，包括激波的产生、马赫数关系以及激波带来的不可逆性（熵增）。 本书内容结构紧凑，配有大量清晰的图示、实例分析和习题，是高等院校流体力学、工程力学专业本科生及研究生，以及从事航空航天、机械、土木、水利等领域工程师的理想参考教材。

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这本书，坦率地说，让我陷入了深深的沉思，那种对材料科学的探索欲被完全点燃了。我原本以为这会是一本枯燥的技术手册，堆砌着各种公式和晦涩的术语，但事实远比我想象的要丰富得多。它没有直接探讨“表面工程”这个主题，而是深入挖掘了材料本身的内在结构和它们如何与环境发生复杂的相互作用。例如，书中对晶格缺陷的分析，简直是一次微观世界的奇妙旅行。作者用极其生动的笔触描述了位错的运动如何影响金属的宏观力学性能，那种将宏观现象追溯到原子尺度的叙述方式，极具说服力。我特别欣赏其中关于**非晶态材料热力学稳定性**的那一章，它摒弃了传统的平衡态假设，转而探讨了亚稳态的持久性与演化路径，这对于理解现代复合材料的长期可靠性至关重要。读完这一部分，我感觉自己对“稳定”这个概念有了全新的、更具辩证性的理解。而且，行文之间流露出的那种对实验细节的极致关注，比如不同退火温度下薄膜的残余应力分布图谱，显示出作者深厚的实践积累，绝非纸上谈兵。这本书的价值在于，它提供了一套观察和理解材料行为的底层逻辑框架，远超出了任何具体的工艺介绍。

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我最近一直在寻找一本能够真正拓展我对**能源存储界面化学**理解的参考书，这本却给了我一个意想不到的宝藏。它并没有直接涉及锂离子电池或固态电解质的具体设计，但它对“界面相容性”的探讨，简直是教科书级别的深度解析。书中的一个章节，专门分析了不同化学势梯度下，两种异种材料在接触点处电子云密度的重分布效应，这种量子层面的描述，让我对电池衰减的根源有了更清晰的洞察。作者采用了大量的相图和能带结构示意图来支撑论点，每张图都经过精心设计，逻辑链条清晰得令人拍案叫绝。尤其是在讨论**电化学腐蚀动力学**时，它引入了随机游走模型来模拟离子的扩散过程，这种跨学科的建模手法，极大地提升了理论的可操作性。我发现，许多我之前认为是“经验主义”的现象，在这本书里都被严谨的物理学原理所支撑。它迫使我跳出传统的电化学视角，去思考材料固有的电子特性如何决定了其在极端环境下的表现。尽管全书没有出现“电池”这个词汇，但它为任何想要深入设计高效储能器件的人提供了最坚实的理论基石。

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这本书的叙事方式非常具有文学性，它更像是一部关于“**元素周期表上元素的行为哲学**”的散文集，而非传统的工程教材。作者很少提及具体的应用领域，例如半导体制造或生物医用材料，而是专注于探讨元素的电子组态如何决定了它们在极端条件下的化学倾向和物理状态。我被其中对“过渡金属d轨道电子离域化”的描述所吸引，作者用近乎诗意的语言阐述了这些电子如何成为材料导电性、磁性和催化活性的终极来源。书中对于**稀土元素光物理特性**的探讨尤为精彩，它不满足于解释荧光寿命，而是追溯到了激光激发过程中，多重激发态的能级跃迁路径，那种层层递进的、对光子行为的精确捕捉，令人叹为观止。阅读这本书，我感觉自己不是在学习一门技术，而是在理解自然界构建物质世界的根本法则。它对“结构决定性能”的阐述，上升到了对物质本质的哲学思辨层面，让人在合上书本后，对身边的一切材料都多了一层敬畏之心。

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读完这本关于“材料性能”的著作，我最大的感受是它对**环境因素耦合作用**的细腻描绘。它避开了对单一性能指标的孤立分析，而是聚焦于多场耦合下的材料响应。比如，书中对“热机械疲劳”的解析，绝非简单地叠加热应力和机械应力，而是深入探讨了温度梯度如何影响晶界处的扩散速率，进而加速了裂纹的萌生和扩展。作者引入了一个非常精妙的“松弛时间”概念来量化不同时间尺度上热效应和应力效应的相互影响，这个工具箱对于航空航天领域的工程师来说简直是及时雨。我尤其欣赏它对**蠕变和应力松弛**的非线性模型的构建，它详细论证了在高温高应力状态下，传统阿伦尼乌斯型加速规律失效的原因，并提供了一套修正后的、基于能量耗散率的描述方法。这本书给我的感觉是，它在不断地向读者提问：“你确定你看到的只是热损伤，而不是热与应力的共谋吗？”它极大地拓宽了我对材料“失效”这个概念的定义边界，让我意识到，材料的命运往往取决于它所处的动态环境的整体特征，而不是单一因素的决定。

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这本厚重的书籍，我几乎是抱着敬畏之心翻阅的。它的语言风格极其古朴和严谨，仿佛是从上个世纪某位物理学大师的笔记中直接誊录出来一般，充满了对**晶体对称性**的执着和尊重。我本来期待看到一些关于增材制造或功能涂层的新兴内容，但这本书的内容却像是一部扎根于经典晶体学的史诗。其中关于群论在描述材料周期性结构中的应用，简直是令人叹为观止。作者并没有用现代计算机辅助分析，而是通过大量的手推演算，展示了如何从基础的布拉维格子推导出所有可能的空间群，这种对数学美学的追求，在当今浮躁的技术世界中显得尤为珍贵。我反复研究了关于**点群与宏观光学性质**的对应关系那一节，它完美地解释了为什么某些晶体在特定偏振光下会展现出奇特的双折射现象。这本书最大的魅力在于它的“纯粹性”，它教导读者，要理解材料的功能，必须先彻底理解其内在的几何秩序。阅读体验更像是在进行一场智力上的角力，而不是轻松的知识获取，但收获的深刻理解是无可替代的。

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