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出版者:

作者:Shumaker, Terence M.

出品人:

页数:354

译者:

出版时间:

价格:515.00

装帧:

isbn号码:9781590702475

丛书系列:

图书标签:

• 管道设计
• 工艺流程
• 管道绘图
• 流程图
• 石化
• 化工
• 机械设计
• 工程制图
• 工业管道
• 设备布置

《流体动力学基础与应用》 内容简介 本书系统阐述了流体动力学的基本理论、分析方法及其在工程实践中的广泛应用。全书结构严谨，内容涵盖了从基础概念到前沿研究的多个层面，旨在为读者提供一个全面、深入且实用的学习指南。 第一部分：流体力学基础 本书开篇聚焦于流体力学的基本概念与定律。首先详细介绍了流体（液体和气体）的宏观性质，包括密度、粘度、比重、表面张力等，为后续分析奠定理论基础。接着，深入探讨了流体的静力学，讲解了静水压力、压强测量方法（如U型管、皮托管）以及浮力与阿基米德原理。 重点章节详细阐述了流体力学的核心——流体的运动学与动力学。运动学部分分析了流线、迹线、涡线等概念，并区分了拉格朗日描述与欧拉描述。动力学部分则围绕三大基本守恒定律展开： 1. 质量守恒定律（连续性方程）： 阐述了在稳定流动和非稳定流动条件下，质量如何守恒，并推导了适用于不可压缩和可压缩流体的连续性方程。 2. 动量守恒定律（牛顿第二定律的流体形式）： 重点讲解了欧拉方程和纳维-斯托克斯（Navier-Stokes）方程，这是描述粘性流体运动的基石。书籍通过详细的推导过程，清晰地展示了这些方程的物理意义。 3. 能量守恒定律（第一热力学定律在流体中的应用）： 讨论了流体内部能量（内能、动能、势能）的转化与传递，尤其关注了等熵流动和绝热流动的热力学过程。 第二部分：典型流动分析 在掌握了基本方程后，本书转向对具体流动问题的深入分析。 1. 无粘流动与伯努利方程： 详细介绍了理想流体（无粘性、不可压缩）的流动特性。伯努利方程作为最实用的简化模型之一，被赋予了极大的篇幅，包括其推导、应用限制以及在文丘里管、孔口流等经典问题中的应用。 2. 粘性流动与边界层理论： 这是连接理想流体和实际流动的关键部分。书中详细解释了牛顿流体与非牛顿流体的区别。随后，引入了雷诺数（Reynolds Number）的概念，解释了层流和湍流的特征及其转捩现象。边界层理论是本节的重中之重，通过普朗特（Prandtl）的边界层分离理论，分析了流体绕流物体（如平板、机翼）时的阻力与升力来源，并介绍了动量积分法在求解边界层厚度上的应用。 3. 管道流动： 这一章侧重于工程实践。系统介绍了达西-魏斯巴赫公式，用于计算直管道中的摩擦损失。详细分析了沿程阻力和局部阻力（如弯管、阀门、突然扩缩管），并介绍了湍流中光滑管和粗糙管的摩擦因子图（Moody图）的应用，使读者能够精确估算管道系统中的能量损失。 4. 可压缩流动基础： 针对气体流动，本书介绍了声速、马赫数（Mach Number）的概念。重点分析了等熵流动、异熵流动、等温流动以及冒口现象。对激波（正激波和斜激波）的物理机制、特性和计算方法进行了详尽的阐述，这是理解超音速和高超音速飞行的基础。 第三部分：应用与数值方法 本书的后半部分将理论与实际工程问题紧密结合，并引入了现代计算工具的应用。 1. 流动可视化与实验技术： 介绍了气流观察技术，如阴影法、干涉法在捕捉密度梯度和激波方面的应用，以及粒子图像测速（PIV）等现代测量技术，帮助读者理解理论模型如何通过实验验证。 2. 相似性原理与量纲分析： 详细讲解了 $pi$ 定理，通过无量纲化方法，有效地将复杂的物理问题简化，指导实验设计和工程放大。 3. 计算流体力学（CFD）导论： 鉴于CFD在现代工程中的核心地位，本书提供了一个入门级的介绍。概述了有限差分法、有限体积法等离散化技术，讨论了求解纳维-斯托克斯方程组的迭代算法（如SIMPLE算法），并展示了如何设置边界条件和网格划分，强调了CFD作为设计和分析工具的作用。 4. 工程案例分析： 结合实际案例，如泵与风机的性能分析、热交换器中的换热流体流动、水轮机设计中的水力损失评估等，展示了如何综合运用所学知识解决复杂的工程难题。 读者对象 本书适合于机械工程、航空航天工程、化学工程、土木工程等领域的高年级本科生、研究生，以及需要系统回顾或深入了解流体力学原理的工程技术人员。通过对本书的学习，读者将能够熟练运用流体力学原理对各种流体系统进行分析、设计和优化。

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对于我这种习惯于通过实际操作来学习的人来说，许多技术书籍往往显得过于抽象，缺乏可立即应用的指导。然而，这本书在这方面做到了出奇的平衡。虽然它主要是一本理论参考，但其附带的案例解析部分，简直就像是一份高阶的实习指导手册。特别是在探讨不同绘图软件的最佳实践时，作者给出了一些非常实用的“快捷键背后的哲学思考”，而非仅仅是操作步骤的罗列。他强调，工具是为人服务的，而理解设计意图才是核心。书中穿插的那些“常见错误剖析”环节，更是价值连城，每一个错误案例都对应着现实中可能导致数百万损失的实际事故，这使得读者在学习每一个规范时，都带上了一种警醒和审慎的态度。这本书的实践指导性，已经超越了单纯的“绘图”范畴，延伸到了风险管理和项目交付的质量控制层面。

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这本书的封面设计得非常专业，那种深邃的蓝色调和金属质感的标题字体，一看就知道是针对特定行业人士的深度读物。我原本以为这会是一本晦涩难懂的技术手册，里面充斥着各种令人望而生畏的行业术语和复杂的规范图例。然而，当我翻开第一页时，那种强烈的预感被瞬间瓦解了。作者的叙事方式极其流畅，仿佛在引领我们进行一场精心策划的工程漫游。他没有直接抛出那些冷冰冰的流程图，而是从一个宏观的视角切入，探讨了现代工业对精确管道布局的迫切需求。书中对不同流体介质（无论是高压蒸汽还是低温液体）在复杂管网中可能遇到的物理挑战，描述得入木三分，让人在脑海中构建出了一个生动的、充满挑战的工厂环境。尤其值得称赞的是，作者在介绍基础几何原理时，那种深入浅出的讲解方式，即便是初次接触这类设计概念的读者，也能迅速抓住核心要点，而不是被冗杂的数学公式淹没。这本册子给我的第一印象是：它不仅仅是关于“画图”，更是关于“理解”流体动态背后的工程智慧。

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这本书的阅读体验非常独特，它成功地将严谨的技术深度与可读性结合起来，这在工程技术文献中是相当罕见的成就。文字的节奏感把握得极佳，长句的铺陈与短句的强调交替出现，使得长时间阅读也不会感到疲劳。我尤其欣赏作者在讨论“文档控制与版本迭代”时所流露出的那种对细节的偏执。他不仅仅是告诉读者应该如何标注版本号，而是深入剖析了在大型跨国项目中，不同专业组之间因图纸版本不一致而引发的沟通壁垒。这种对“软技能”与“硬技术”结合的重视，表明作者的视野非常开阔，他深知一个完美的图纸，如果缺乏有效的管理流程支撑，最终也可能沦为一堆昂贵的废纸。总而言之，这本书像一位经验丰富、耐心且极其挑剔的资深工程师，手把手地将他毕生的经验和对行业规范的深刻洞察，毫无保留地传授给了每一位渴望精进的读者。

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我一直对那些处理精密流体控制的项目抱有极大的兴趣，总觉得其中的设计工作充满了艺术般的精确性。这本书在处理“应力分析与补偿”这部分内容时，简直是展现了炉火纯青的功力。作者并没有用那种干巴巴的表格来展示不同温度和压力下的膨胀系数，而是通过一系列精妙的图示，清晰地展示了“热弯”、“补偿器”和“固定点设置”是如何巧妙地平衡管道系统内部巨大应力的。我注意到，书中对某些非常规布局的处理案例分析，提供了令人耳目-新的视角，特别是涉及到狭小空间内多层管架的设计优化，简直是空间几何学的视觉盛宴。其中一个章节关于“材料兼容性”的讨论，细致到令人发指，它不仅考虑了介质的腐蚀性，还探讨了焊接热影响区对特定合金强度的潜在削弱，这无疑是将读者的专业水平推向了更高的门槛。

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这本书的结构安排堪称教科书级别的典范，其逻辑推进的严密性，远超我阅读过的许多同类参考资料。它并非简单地罗列标准章节，而是在构建一个完整的知识体系。从最基础的管线符号识别和图纸识读规范入手，逐步过渡到更为复杂的设备接口和三维空间建模的挑战。我特别欣赏作者在讲解特定连接件（比如法兰、垫片和螺栓连接）时所采用的“场景化”描述。他没有停留在理论层面的介绍，而是通过详细分析在实际安装和维护过程中，这些连接点可能出现的应力集中和密封失效的风险点，从而反向推导出最合理的设计选择。这种“问题导向”的教学方法，极大地提升了学习的效率和实用价值。当我合上书本时，我感觉自己不仅仅是掌握了如何绘制管道布局，更重要的是，我对整个生产流程中管路系统所扮演的“生命线”角色有了更深刻的敬畏与理解。它成功地将冰冷的工程蓝图，赋予了强大的功能性和可操作性的灵魂。

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