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出版者:

作者:Soutas-Little, Robert W; Inman, Daniel J.; Balint, Daniel

出品人:

页数:608

译者:

出版时间:2007-7

价格:0

装帧:

isbn号码:9780495244844

丛书系列:

图书标签:

• 工程力学
• 力学
• 工程
• 物理学
• 大学教材
• 高等教育
• 静力学
• 动力学
• 材料力学
• 结构力学

好的，这是一份关于一本名为《流体力学基础与应用》的图书的详细简介，内容完全不涉及《工程力学》的相关知识。 --- 图书名称：《流体力学基础与应用》 图书简介 第一部分：流体力学的理论基石与基本概念 本书旨在为读者提供一个全面、深入且实用的流体力学知识体系。不同于传统的经典力学范畴，《流体力学基础与应用》将焦点完全集中于物质在流体状态下的行为、运动规律及其在工程领域中的实际应用。全书结构严谨，从宏观到微观，层层递进，确保读者能够扎实地掌握这一关键学科的核心原理。 第一章：流体的本构描述与分类 本章首先引入流体力学的基本研究对象——流体。我们将详细探讨流体的定义，区分理想流体（无粘性）与真实流体（粘性）的本质差异，并深入解析牛顿内摩擦定律及其在粘性流体中的数学表达。重点分析流体的基本物理属性，如密度、比重、表面张力、粘性系数（包括牛顿流体与非牛顿流体）以及可压缩性与不可压缩性流体的区分。通过对这些基本概念的界定，为后续的动力学分析奠定坚实的理论基础。本章还首次引入了流场、流线、迹线和脉线等关键的描述性工具。 第二章：流体静力学原理 流体静力学是流体力学的重要分支，研究流体处于平衡状态时的受力情况。本章的核心在于对帕斯卡定律的深入阐述及其在工程中的应用，例如液压系统的设计原理。我们将推导并详细论证静水压力随深度的变化规律，即基本静力学方程。在讲解平衡条件下流体作用在平面和曲面上的合力和合力矩时，我们将结合大量实际案例，如水坝、船体受力分析。此外，阿基米德浮力定律及其在浮力计算、稳性分析中的应用，也是本章的重点内容。 第三章：流体运动学与控制体分析 流体运动学关注的是流体的运动规律而不考虑引起运动的力。本章侧重于描述流动的几何特性。我们引入拉格朗日和欧拉两种描述方法，并详细解释如何通过速度场、加速度场来表征流动状态。本章的核心工具是流线、均速面和管道流速剖面的概念。随后，我们将无缝过渡到流体动力学的基础——控制体（或称物质体系）的概念。通过对雷诺输运定理（Reynolds Transport Theorem, RTT）的全面推导和应用，读者将掌握如何将微分形式的物理定律（如守恒定律）转化为适用于宏观控制体的积分形式，这是所有流体动力学分析的起点。 第二部分：流体动力学核心方程与解析解 本部分聚焦于描述流体运动的守恒定律，并探索在特定简化条件下的解析解。 第四章：流体动力学的基本方程 本章是全书的理论核心。我们将系统推导和分析流体力学的三个基本方程： 1. 连续性方程（质量守恒）： 阐述了质量如何在流体中守恒，区分了定常与非定常、可压缩与不可压缩流动的数学表达。 2. 欧拉方程（无粘性动量守恒）： 导出并解释了无粘性流动的基本动力学关系。 3. 纳维-斯托克斯方程（粘性动量守恒）： 这是描述真实流体运动的支配性偏微分方程组。本章将详细剖析各项的物理意义，包括惯性项、压力梯度项和粘性扩散项。 第五章：伯努利方程及其应用 伯努利方程是流体力学中最著名也最广泛应用的方程之一。本章将从欧拉方程出发，推导理想不可压缩流动的伯努利积分形式，并探讨其适用条件（等熵流线上的能量守恒）。我们将深入分析伯努利常数的物理含义，并将其应用于皮托管测量流速、文丘里管流量测量以及虹吸现象的分析。对于实际工程问题，本章还会引入考虑能量损失（如沿程和局部损失）的扩展伯努利方程。 第六章：一维不可压缩流动分析 本章将伯努利方程和连续性方程应用于实际工程管道系统。重点分析管路中的摩擦损失（达西-韦斯巴赫公式），并详细讨论局部阻力系数（K值）对系统总水头损失的贡献。本章还将介绍沿程阻力系数与雷诺数和相对粗糙度的关系（Moody图表的应用），以及泵和涡轮机在管路系统中的能量加入与耗散。 第三部分：流动的特殊形式与工程模型 本部分拓展到更复杂的流动现象，引入无量纲分析和重要的工程模型。 第七章：相似性原理与无量纲分析 为了将实验室结果推广到实际工程尺度，相似性原理至关重要。本章系统介绍量纲分析的基本方法，包括 $pi$ 定理的推导与应用。重点讲解并深入分析以下关键无量纲数在流体力学中的物理意义：雷诺数（Re）、弗劳德数（Fr）、欧拉数（Eu）、韦伯数（We）等。通过这些无量纲数，读者将理解如何通过模型实验预测原型系统的行为。 第八章：边界层理论与流动机理 真实流体的粘性效应主要集中在靠近固体壁面的薄层区域，即边界层。本章介绍普朗特（Prandtl）的边界层概念。我们将探讨层流和湍流边界层的特征，并通过斯彭斯-波豪森方程（Blasius解的引入）定性理解壁面剪切力的来源。本章还将讨论边界层的分离现象及其对阻力（特别是形状阻力）的影响。 第九章：内部与外部流动的工程应用 内部流动（管道、渠道）： 深入探讨圆管中的完全发展层流（Poiseuille流）的精确解，并对比湍流流动特性。对明渠流动进行均匀流和渐变流分析，特别是水力跳跃（Hydraulic Jump）的动量分析。 外部流动（物体绕流）： 分析物体绕流产生的阻力（Drag）和升力（Lift）。详细讨论圆柱体和翼型周围的流态演变，包括流分离点、尾流特性以及升力产生的机理（基于动量变化）。 第十章：可压缩流动的初步探讨（超音速流动入门） 本章作为导论，简要介绍当流速接近音速或超过音速时流体特性的显著变化。重点讲解等熵流动的基本关系，以及声速、马赫数的概念。将推导并应用斜激波关系，解释激波对流场参数（压力、速度、密度）的突变影响，为进一步学习高超声速流体力学奠定初步认识。 总结与展望 《流体力学基础与应用》通过严密的逻辑结构和丰富的工程实例，旨在培养读者运用流体力学原理解决复杂工程问题的能力。本书的侧重点在于从物理机制出发，系统掌握守恒定律在流体系统中的应用，并熟练运用现代分析工具，是土木工程、航空航天、机械工程及环境工程专业学生不可或缺的参考书目。 ---

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