Basics of Hydraulic Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Zhang, Qin

出品人:

页数:336

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价格:1090.00元

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isbn号码:9781420070989

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• 液压系统
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深入流体力学与工程应用：现代流体动力学基础 作者： 罗伯特·K·汉密尔顿，詹姆斯·A·卡弗特 出版社： 创新工程技术出版社 版次： 第一版 ISBN： 978-1-947530-12-9 --- 图书简介 《现代流体动力学基础》是一部全面、深入且具有前瞻性的教材，旨在为工程学、物理学及相关领域的研究人员和学生提供扎实的流体力学理论框架与前沿的应用知识。本书聚焦于流体在静态和动态条件下的行为规律，从最基本的守恒定律出发，逐步过渡到复杂湍流模型和先进的计算方法。本书的独特之处在于其严谨的数学推导与广泛的工程实例相结合，确保读者不仅理解“是什么”，更能掌握“为什么”和“如何应用”。 本书不涉及液压系统的特定元件设计、油液选择、密封技术或液压回路的特定配置和故障诊断等内容，而是将重点放在流体力学本身的普适性原理上。 第一部分：流体力学基础与描述（流体静力学到连续介质假设） 第1章：流体性质与连续介质假设 本章从宏观角度审视流体，区分了牛顿流体和非牛顿流体。详细阐述了密度、比重、粘度（绝对粘度和运动粘度）的物理意义及其温度依赖性。引入了流体静力学的基本概念，如压力的定义、帕斯卡定律及其在静止流体中的应用。着重讨论了连续介质假设的适用范围和局限性，为后续微积分方法的应用奠定基础。讨论了表面张力和毛细现象对宏观流体行为的微小但重要的影响。 第2章：流场描述与控制方程的推导 本章是全书理论的核心起点。我们详细介绍了描述流场的两种主要观点：拉格朗日观点和欧拉观点。通过动量守恒和质量守恒定律，严格推导了流动的控制方程——纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes Equations）。推导过程不仅展示了矢量微积分在流体力学中的应用，还清晰解释了压力梯度项、粘性项和惯性项的物理含义。此外，还引入了流线、迹线和时间线，帮助读者可视化复杂的流动结构。 第3章：无粘流动与欧拉方程 在忽略粘性影响的理想情况下，本章探讨了欧拉方程。重点分析了伯努利方程的严格推导及其适用条件（等熵流或定常流动）。通过实例分析了文丘里效应和孔口流出问题，展示了动量守恒原理在无粘流动分析中的强大能力。特别关注了等熵流动的基本特性，如声速的定义和马赫数的意义，为后续的压缩流动分析铺平道路。 第二部分：粘性流动与边界层理论 第4章：粘性流动基础与雷诺数效应 本章深入探讨了粘性对流动的影响。详细解释了剪切应力与应变率的关系，并再次强调了牛顿流体的特性。引入了雷诺数（Reynolds Number）作为无量纲参数，阐释了惯性力和粘性力之比如何决定流动的基本性质。通过经典的平板流动案例，引入了边界层概念，解释了流体与固体表面相互作用的物理机制。 第5章：层流分析与简化模型 本章集中于可解析求解的层流问题。深入分析了泊肃叶流（Poiseuille Flow，管道内的成熟层流）和库埃特流（Couette Flow，平行平板间的剪切流动）。对这些精确解进行了详细的物理意义阐释，并展示了如何使用这些模型来预测管路中的压降和速度剖面。讨论了二维不可压缩流动的简化，如流函数（Stream Function）的引入及其在无旋流动分析中的应用。 第6章：湍流理论与平均化方法 湍流是现代流体力学中最具挑战性的领域之一。本章首先描述了湍流的统计特性（如脉动速度、雷诺应力）。关键内容在于对纳维-斯托克斯方程进行时间平均（Reynolds Averaging），推导出雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程，并解释了湍流粘性（涡流粘性）的概念。随后，本章概述了湍流模型的基本思想，包括零方程模型、经典混合长度模型，以及对$k-epsilon$和$k-omega$模型的定性介绍，强调了它们在工程预测中的必要性。 第三部分：流动现象与应用扩展 第7章：流动分离与阻力升力理论 本章侧重于流体与物体相互作用产生的宏观效应。详细分析了边界层分离的机制、临界雷诺数的影响以及尾流的形成。引入了翼型理论的基础，推导了欧拉升力公式，并结合了库塔-儒可夫斯基定理来计算升力。深入探讨了总阻力（摩擦阻力和压差阻力）的来源及其在不同外形物体上的分布规律。 第8章：可压缩流动基础 在流速接近声速时，流体的密度变化不再可忽略。本章引入了等熵关系在可压缩流中的应用，并详细分析了激波（Shock Waves）的形成、结构和特点。通过分析收缩-膨胀喷管（Isentropic Nozzle）的流动，解释了临界（喉部）条件和超音速流动的产生。对斜激波和正激波的分析，侧重于在动量、质量和能量守恒下的非等熵变化。 第9章：多相流与非牛顿流体的基本概念 本章将流体力学的视野扩展到更复杂的介质。简要介绍了气泡流、液滴流和颗粒流等基本的多相流模式的识别。对于非牛顿流体，重点分析了剪切变稀（Shear-thinning）和剪切增稠（Shear-thickening）流体的本构关系，如幂律流体模型，以及它们在输运过程中的特殊表现。 第四部分：数值方法与计算流体力学概览（CFD） 第10章：流体力学问题的离散化与数值求解 本章旨在为读者理解现代工程分析工具打下基础。简要介绍了计算流体力学（CFD）的基本流程，包括几何建模、网格生成、方程离散化和求解器选择。重点讨论了有限差分法（FDM）和有限体积法（FVM）的核心思想，特别是如何使用这两种方法将偏微分方程转化为代数方程组。强调了稳定性和收敛性在数值求解中的关键作用。 --- 本书的特色与目标读者 本书的结构设计遵循了从基本原理到复杂现象的逻辑递进，数学推导严谨，图示清晰，旨在培养读者运用基本物理定律解决实际工程问题的能力。 目标读者： 机械工程、航空航天工程、土木工程、化学工程等领域的高年级本科生和研究生。 需要系统回顾流体力学理论基础的工程师和科研人员。 对理解大气、海洋、工业过程中的流体运动机制感兴趣的物理学家。 本书为读者构建了一个坚实的理论基础，使其能够有效评估和应用其他专业领域（如热力学、传热学、船舶设计或风力工程）中涉及的流动分析结果，而不局限于特定机械系统的操作细节。

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我从一个完全非机械背景的角度开始阅读这本《Basics of Hydraulic Systems》，最初抱着试试看的态度，但很快就被作者那种化繁为简的叙事能力所折服。他对于液压油作为能量传递介质的物理性质描述，比如粘度指数、剪切稳定性，讲解得深入浅出，即便是一个对流体力学一窍不通的人，也能迅速抓住核心概念。这本书的结构组织非常巧妙，像一个层层递进的迷宫，每解开一个谜团，都会为你打开通往下一层知识的大门。我尤其喜欢它在讨论安全规范时的态度，作者强调的不仅仅是遵守规范，更是理解规范背后的风险规避逻辑，这比简单地背诵法规条文要有效得多。但是，如果让我提出一个改进意见，那就是插图的色彩运用可以更加丰富。虽然黑白线条图的精确性很高，但在区分不同压力等级或不同流体通道时，缺乏色彩标记的辅助，长时间阅读后，眼睛会比较容易疲劳。总的来说，这是一本令人尊敬的、结构严谨的入门读物，它教会了我“如何思考”液压问题，而不是仅仅教会我“如何计算”液压问题。

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读完这本书，我最大的感受是它成功地架起了一座理论与实践之间的“桥梁”，尽管这座桥梁的某些路段似乎还在施工中。作者在介绍伺服阀的动态特性时，没有满足于简单的频率响应曲线，而是深入探讨了电流输入如何影响力反馈机构的非线性偏差，这一点对于从事精密运动控制的工程师来说，提供了宝贵的理论基础。书中的案例分析环节是其亮点，每一个案例都配有详细的计算步骤和结果对比，这使得抽象的公式拥有了实在的意义。然而，在实际操作层面，这本书的“软件”内容略显不足。如今的液压系统越来越依赖于PLC和HMI进行监控和数据采集，但书中对如何集成这些数字化工具、如何设置有效的报警阈值，几乎没有涉及。这就像一本详尽讲解了发动机原理的书，却没告诉你如何踩下油门和刹车。对于希望将液压知识应用到智能化工厂的读者来说，这方面的内容缺失，使得这本书的实用价值在信息时代略打了折扣。

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这本书的封面设计得相当朴素，但内页的排版却让人眼前一亮，那种清晰的图文结合方式，对于初次接触液压系统的人来说，无疑是一剂强心针。我特别欣赏作者在介绍基本原理时所采用的类比手法，比如将压力和流量比作日常生活中的水流和水压，让那些原本抽象的工程概念变得触手可及。然而，在深入到一些复杂的控制回路分析时，我感觉内容稍微有些跳跃，或许是作者认为读者已经具备了一定的基础知识，但对于我这种需要从零开始构建知识体系的人来说，有些地方的过渡显得不够平滑。书中对不同类型液压泵和马达的分类介绍得非常详尽，附带的那些细致的剖面图，简直是教科书级别的精美，我花了不少时间去研究那些啮合部分的细节。但遗憾的是，关于现代液压系统中越来越重要的电液伺服控制，这部分着墨不多，我期待能看到更多关于PID调参和响应时间优化的实例分析。总体而言，它更像是一部扎实的入门手册，为后续的专业学习打下了坚实的基础，但若想在实际工程问题上游刃有余，可能还需要其他更偏向应用和前沿技术的书籍来补充。

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我是在一次设备维护的紧急需求下翻开这本册子的，希望能在短时间内找到关于故障排除的有效指引。坦白说，这本书的理论深度毋庸置疑，它系统地梳理了流体力学在液压领域的核心应用，从泊肃叶定律到伯努利方程，推导过程严谨得让人心生敬畏。我特别关注了其中关于泄漏和能耗分析的章节，作者提供了一套非常系统的检测流程图，这对我们现场工程师进行效率诊断极为有用。不过，这本书的侧重点显然更偏向“为什么”而不是“怎么办”。当你面对一个突发的压力脉动问题时，书本会告诉你压力波动的成因机制，列举出所有可能的理论来源，但对于“如何快速定位并临时缓解”的操作步骤描述得非常简略，缺乏那种在车间环境下可以直接套用的SOP（标准操作程序）。此外，关于不同介质（如水基液压油和传统矿物油）在密封件选择和温度适应性上的差异化处理，书中也只是泛泛而谈，这对于跨行业维护人员来说是个不小的信息缺失点。它更像是一本严谨的大学教材，适合在安静的图书馆里细嚼慢咽，而非在充满油污和噪音的现场应急翻阅。

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拿到这本书时，最先吸引我的是它对液压元件“生命周期”的独特视角。不同于传统教材按元件功能分类的章节编排，这本书似乎更注重将阀门、管路、油箱等组件置于一个完整的工作循环中去考察它们的相互作用。这种系统化的描述方式，极大地帮助我理解了“一个系统”是如何协同工作的，而不是仅仅将各个部件视为孤立的模块。作者在探讨管路设计时，对流速和振动耦合效应的分析尤为精彩，图表清晰地展示了不同管径对系统噪音和疲劳寿命的影响，这是我在其他材料中很少见到的深度剖析。然而，美中不足的是，在涉及材料科学和疲劳寿命预测的章节，内容略显陈旧。面对如今高压、高频冲击的现代工业要求，书中引用的很多关于金属疲劳极限的数据和测试标准似乎还停留在上世纪末的标准上，这让我在进行高可靠性设计时，不得不去查阅最新的材料规范进行二次验证。如果能加入更多关于先进复合材料在液压缓冲和密封方面的应用案例，这本书的价值会更上一层楼。

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