Thermodynamics, Solubility and Environmental Issues pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Letcher, Trevor M. 编

出品人:

页数:492

译者:

出版时间:2007-6

价格:$ 155.94

装帧:

isbn号码:9780444527073

丛书系列:

图书标签:

• Thermodynamics
• Solubility
• Environmental Science
• Environmental Chemistry
• Chemical Thermodynamics
• Solution Chemistry
• Environmental Issues
• Pollution
• Water Quality
• Equilibrium

流体力学基础与应用 内容提要： 本书旨在为读者提供一个全面而深入的流体力学知识体系，涵盖从基本的流体性质、流体静力学原理，到复杂的粘性流、湍流理论以及现代计算流体力学（CFD）的应用。内容结构清晰，逻辑严谨，旨在帮助工程、物理、环境科学等领域的学生和专业人士建立扎实的理论基础，并掌握解决实际工程问题的能力。 第一部分：流体基础与静力学 第一章：流体导论与性质 本章首先界定流体的概念，区分流体与固体。随后深入探讨流体的基本物理性质，包括密度（ρ）、比重、比容和粘度。重点阐述牛顿内摩擦定律，并对牛顿流体和非牛顿流体进行详细区分。同时，介绍表面张力和毛细现象，解释它们在微观尺度流体行为中的重要性。热力学性质，如压缩性和可压缩性，也被引入，为后续章节的分析奠定基础。 第二章：流体静力学 本章专注于流体在静止状态下的力学平衡。从压力梯度的基本概念出发，推导流体中的压力分布方程，即欧拉方程的静止形式。详细分析了静水压力随深度变化的规律，并讨论了绝对压力、表压和真空度的关系。重点讲解了阿基米德原理及其在浮力计算中的应用。此外，还深入分析了作用在平面和曲面上总流体力的计算方法，包括压力中心的概念及其确定，这对于设计水坝、储罐等结构至关重要。 第二部分：流体运动学与控制方程 第三章：流体运动学 本章侧重于描述流体运动，而不涉及引起运动的力。引入物质点（Lagrangian）和场点（Eulerian）两种描述方法，并详细阐述物质导数（或称为随体导数）的概念，它是连接这两种描述的关键。讨论了流线、迹线和涡线，并用数学语言精确描述流场的几何特征。本章还引入了流场的分类，如均匀流、定常流、一维流、二维流等，为后续的动力学分析做好准备。 第四章：流体动力学基本方程 本章是流体力学分析的核心。从对流体力学的控制体（Control Volume）分析出发，推导质量守恒方程，即连续性方程，并以微分形式给出其在笛卡尔坐标系下的表达。随后，引入牛顿第二定律应用于流体控制体，推导出动量守恒方程，即纳维-斯托克斯（Navier-Stokes, N-S）方程。N-S方程的推导过程被细致分解，包括对压力项、粘性项和外部体积力项的分析。此外，本章还讨论了能量守恒方程（热力学第一定律）在线性或等温流体中的应用，为后续的传热问题做铺垫。 第三部分：粘性流与边界层理论 第五章：粘性流与相似性分析 本章将焦点从理想流体转向实际的粘性流体。通过引入无量纲数，特别是雷诺数（Re），系统地说明粘性效应在不同流动状态下的相对重要性。详细阐述了圆管内粘性流动的泊肃叶流动（Poiseuille flow）和圆管内湍流的特性，包括摩擦因数和沿程能量损失的计算。 第六章：边界层理论 本章是现代流体力学分析的关键概念。介绍边界层的物理概念及其形成原因，解释为何在靠近固体壁面处速度梯度急剧增大。推导并应用布劳修斯（Blasius）的边界层方程，重点分析平板上层流（Laminar Flow）的边界层厚度和剪切应力。接着，讨论边界层的分离现象，分析了压力梯度对分离点的关键影响，并介绍了如何通过改变表面形状来延迟或避免流动分离，这对于气动外形设计至关重要。 第四部分：流动分析与工程应用 第七章：管流与管道系统分析 本章专注于工程中常见的管道流动问题。详细分析了管内完全发展流动的能量损失，区分了沿程损失（由摩擦引起）和局部损失（由阀门、弯头等引起）。引入了达西-魏斯巴赫公式，并结合摩擦系数图（如穆迪图）进行实际应用。此外，本章还探讨了管网分析的基础方法，包括水头损失的串联和并联计算，以及泵和风机的选型与性能曲线的解读。 第八章：流体测量技术与实验方法 本章介绍了用于量化流体速度、压力和流量的关键实验技术。详细介绍了皮托管（Pitot Tube）的原理和应用，用于测量流场中的点速度。讨论了用于测量复杂流场速度分布的粒子图像测速法（PIV）和激光多普勒测速法（LDV）。对于流量测量，则涵盖了孔板流量计、文丘里管以及超声波流量计的工作原理。 第九章：基础流体机械原理 本章概述了能量转换装置——流体机械的基础。将流体机械分为动能式（如叶轮泵和透平机）和容积式两大类。重点分析了水轮机和泵的工作原理，推导了流量、扬程、效率之间的关系。引入了相似性定律和比速概念，解释了如何根据模型试验预测原型机的性能。 第十部分：湍流与计算流体力学导论 第十章：湍流流动概述 本章对实际工程中最常见的湍流现象进行介绍。阐述湍流的统计特性，包括速度脉动、雷诺应力等。重点介绍雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程的推导，并简要介绍几种主要的湍流模型，如 $k-epsilon$ 模型和 $k-omega$ 模型，解释它们如何处理雷诺应力项，这是求解复杂工程湍流问题的基础。 第十一章：计算流体力学（CFD）基础 本章为读者介绍了现代工程分析工具——CFD 的基本框架。详细阐述了将连续的 N-S 方程离散化的过程，包括有限差分法（FDM）和有限体积法（FVM）的基本思想。讨论了网格生成的重要性、离散化误差的来源，以及压力-速度耦合算法（如 SIMPLE 算法）在求解不可压缩流体方程组中的作用。本书以此为基础，引导读者理解如何利用数值方法模拟复杂的流体现象。 本书的特点在于理论的严谨性与工程应用的紧密结合，通过大量的实例分析和习题，确保读者能够扎实掌握流体力学的核心概念和工具。

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