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好的，这是一份关于《流体力学基础与应用》的图书简介，不涉及任何腐蚀科学与技术的内容： --- 《流体力学基础与应用》 一部深入浅出、全面覆盖经典与现代流体力学核心概念的权威著作 图书简介 在自然界和工程领域中，流体的运动无处不在，从宏观的气象系统到微观的生物血液流动，都遵循着流体力学的基本原理。本书《流体力学基础与应用》旨在为读者提供一个系统、深入且兼具实践性的学习框架，全面掌握流体力学的理论基础、分析方法以及在现代工程领域中的广泛应用。 本书的结构设计旨在平衡理论的严谨性与应用的直观性。我们认识到，流体力学既是理论驱动的学科，也是高度依赖实验和数值模拟的工程工具。因此，本书不仅详尽阐述了纳维-斯托克斯方程的推导和性质，更强调了如何利用这些方程解决实际工程问题。 第一部分：基础理论与静力学 本书伊始，将读者带入流体力学的基本概念和术语。我们从流体的定义、连续介质假设、流场的描述（拉格朗日和欧拉描述）开始，并详细介绍了流体静力学的基本原理。重点阐述了压力的概念、静水压力分布、浮力与阿基米德原理，以及流体静力学中的平衡分析。本部分内容为后续的动力学分析奠定了坚实的数学和物理基础。 第二部分：理想流体动力学与守恒定律 在理想流体（不可压缩、无粘性）的假设下，我们深入探讨了流体力学的核心守恒定律。本章详细推导并应用了连续性方程、欧拉方程，并重点讲解了伯努利方程的物理意义、适用条件及其在简单流道设计中的应用，如文丘里管和潜孔水翼理论的初步介绍。通过丰富的实例，读者将清晰理解能量如何在流体运动中传递和转化。 第三部分：粘性流体与边界层理论 粘性是流体力学中最关键的物理特性之一。本书用大量篇幅剖析了牛顿流体和非牛顿流体的本构关系，并引入了动量方程（Navier-Stokes方程）的完整形式。考虑到完全解析解的难度，本书将重点聚焦于低速、低雷诺数下的层流分析，尤其是普朗特边界层理论的建立。我们将详细讨论边界层的形成、分离现象、以及如何利用积分方法（如卡门动量积分方程）估算阻力。对于管道中的粘性流体流动，本书深入分析了层流和湍流的特征，并详细讲解了达西-韦斯巴赫公式和摩阻系数图（Moody 图）的应用。 第四部分：相似性、量纲分析与实验方法 在工程应用中，缩尺模型试验和参数简化至关重要。本部分系统介绍了量纲分析（Buckingham $pi$ 定理），阐述了如何识别和构造无量纲参数（如雷诺数、马赫数、弗劳德数）。通过深入理解相似性原理，读者可以有效地将实验室规模的试验结果外推到全尺寸工程系统。此外，本书还概述了主要的流速测量技术（如皮托管、皮托静管、热线风速仪）和压力测量方法。 第五部分：可压缩流体动力学 当流体速度接近音速时，流体的可压缩性变得不可忽略。本部分专门处理气体的流动问题。我们将从等熵流开始，推导并应用声速的概念。核心内容包括正激波和斜激波的分析，这些是超音速设计（如火箭喷管和进气道）中必须掌握的关键理论。此外，本书还介绍了小扰动理论在跨音速流中的初步应用。 第六部分：湍流流动与数值模拟简介 湍流是自然界和工程中最常见的流动形态，但其随机性使其难以精确解析。本书在处理湍流时，侧重于雷诺平均 Navier-Stokes (RANS) 方程，并详细讨论了湍流模型的演变，包括零阶模型（如混合长度模型）和一阶模型（如 $k-epsilon$ 和 $k-omega$ 模型）的基本思想和应用局限性。此外，为适应现代工程需求，本书的最后一部分对计算流体力学 (CFD) 进行了概览，介绍了有限体积法、网格生成、求解器的选择以及后处理技术，帮助读者理解如何利用数值工具解决复杂的工程流动问题。 本书特色： 1. 理论与应用的紧密结合： 每章均包含大量的工程实例和案例分析，确保读者能够将抽象的数学模型转化为具体的工程解决方案。 2. 详尽的数学推导： 对核心方程的推导过程清晰、逻辑严密，适合需要深入理解学科根源的高年级本科生和研究生。 3. 跨学科视野： 覆盖了从管道流动、空气动力学到初步的生物流体力学和环境流体现象，拓宽了读者的应用视野。 4. 丰富的习题集： 每章末尾提供不同难度等级的练习题，以巩固概念和提高问题解决能力。 目标读者： 本书适用于航空航天工程、机械工程、土木工程、化学工程、环境科学、能源动力等相关专业的本科高年级学生、研究生，以及需要复习和深入理解流体力学原理的工程技术人员和研究人员。掌握微积分和常微分方程是阅读本书的先决条件。 通过系统学习《流体力学基础与应用》，读者将建立起坚实的流体动力学知识体系，有能力分析和设计涉及流体运动的复杂系统。 ---
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