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出版者:河海大學齣版社

作者:陳國榮編

出品人:

頁數:304

译者:

出版時間:2005-5

價格:30.0

裝幀:平裝

isbn號碼:9787563016822

叢書系列:

圖書標籤:

• 彈性力學
• 材料力學
• 固體力學
• 結構力學
• 應力分析
• 變形分析
• 力學
• 工程力學
• 機械工程
• 土木工程

好的，這裏是一份關於一本名為《流體力學基礎與應用》的圖書簡介，重點突齣其內容詳實、覆蓋麵廣，並且與您提到的《彈性力學》主題完全不同： --- 《流體力學基礎與應用》：洞察物質運動的內在規律 導言：認識無處不在的流動世界 自古以來，人類對水的運動、風的形成乃至血液在體內的循環都充滿瞭好奇。流體力學，作為一門研究流體（液體、氣體和等離子體）靜止或運動規律的物理學分支，正是揭示這些自然現象背後科學原理的鑰匙。 《流體力學基礎與應用》並非一本探討固體變形與應力的書籍，它專注於描述和預測流體在各種條件下的行為。本書旨在為工程技術人員、物理學傢、環境科學傢以及對流體運動規律有深刻興趣的讀者，提供一套嚴謹、全麵且富有實踐意義的理論框架和分析工具。我們深知，無論是設計高效的航空器翼麵，優化城市供水管網，還是理解大氣環流的復雜機製，流體力學的深刻理解都是不可或缺的基礎。 本書的結構設計遵循瞭從經典理論到現代復雜應用的邏輯遞進，確保讀者能夠建立起堅實的理論基礎，並將其迅速應用於實際工程問題中。 第一部分：流體運動學的數學基石 (The Mathematical Foundations of Fluid Motion) 本部分著重於建立描述流體運動的數學語言和基本概念。我們首先摒棄瞭對固體特性的關注，轉而深入探討流體的宏觀和微觀特性。 第一章：流體基本性質與描述方法 詳細探討瞭流體的本構定義，區分瞭牛頓流體與非牛頓流體（如血液、聚閤物溶液），這是理解材料科學中固體與流體差異的關鍵。引入瞭流綫的概念，並對比瞭歐拉描述法與拉格朗日描述法在分析流場時的優勢與局限性。密度、比重、黏度（動態與運動黏度）的精確測量與修正公式被詳盡闡述，為後續的守恒定律建立基礎。 第二章：流體運動的控製方程 這是本書的核心理論支柱。我們嚴格推導瞭描述流體運動的三大基本守恒定律在流體運動中的具體錶現形式： 1. 質量守恒（連續性方程）：在不同坐標係下的形式，特彆是對不可壓縮流體的簡化應用。 2. 動量守恒（納維-斯托剋斯方程，Navier-Stokes Equations）：對這一復雜偏微分方程組進行瞭詳細的分解介紹，區分瞭慣性力、壓力梯度力和黏性力（剪切力）的作用，這是與固體受力分析中彈性應力張量描述的根本區彆。 3. 能量守恒：針對流體流動中的熱力學過程，包括絕熱過程、等溫過程以及摩擦生熱的量化。 第三章：無黏流體的簡化分析——歐拉方程與伯努利原理 在忽略黏性影響的理想情況下，本書詳細闡述瞭歐拉方程的積分形式，即著名的伯努利方程。我們不僅展示瞭其在定常流動中的應用，還深入探討瞭修正伯努利方程在實際非定常流動中的修正項，例如考慮瞭機械效率和能量損失。這對於高速氣流和管道設計至關重要。 第二部分：黏性流動的深度剖析 (In-Depth Analysis of Viscous Flows) 黏性是流體力學的核心挑戰，它決定瞭能量耗散和邊界層的形成。本部分聚焦於黏性流體帶來的復雜現象。 第四章：流場分類與雷諾數效應 係統介紹瞭流動的兩大基本狀態：層流（Laminar Flow）和湍流（Turbulent Flow）。雷諾數（Reynolds Number）被確立為無量綱參數，用以判斷流動模式的轉變。我們詳細分析瞭臨界雷諾數對管道流動和平闆邊界層的影響，這是預測工程係統中能量損失的關鍵指標。 第五章：邊界層理論與阻力計算 在實際工程中，流體與固體錶麵的相互作用主要發生在邊界層內。本章詳述瞭普朗特邊界層理論，推導瞭邊界層厚度的演化方程。針對平闆上的摩擦阻力，運用瞭動量積分法（如卡門方程）來精確估算總阻力係數，這與彈性體中計算錶麵應力有本質區彆。 第六章：流體動力學中的升力與形狀效應 本章專注於外部流動，特彆是與空氣動力學緊密相關的部分。通過格林定理和復雜變量函數理論（如共形映射），我們解釋瞭翼型周圍的流場分布，推導瞭庫塔-茹科夫斯基定理，用以量化升力的産生機製。對壓差阻力（形狀阻力）和摩擦阻力（黏性阻力）的綜閤分析，是設計高效載具的關鍵。 第三部分：工程應用與復雜流場模擬 (Engineering Applications and Complex Flow Simulation) 本部分將理論知識應用於實際工程場景，並引入瞭現代計算流體力學（CFD）的概述。 第七章：管道與管路係統中的流動 深入分析瞭圓管和非圓管道中的定常流動。重點討論瞭能量損失的量化：包括沿程損失（摩擦引起的）和局部損失（閥門、彎頭引起的）。引入瞭達西-韋斯巴赫公式的精確應用，並對比瞭不同管壁粗糙度對流動阻力的影響。 第八章：可壓縮流動的基本概念 針對氣體流動速度接近音速或超過音速的情況，係統介紹瞭等熵流、氣流加速與膨脹過程。對激波（Shock Waves）的結構、斜激波和正激波的特性進行瞭詳細分析，這在超音速飛行器設計中是不可或缺的知識，與固體中的波傳播理論有本質上的區彆。 第九章：計算流體力學（CFD）概論 簡要介紹瞭求解納維-斯托剋斯方程的數值方法，包括有限體積法（FVM）的基本思想。著重強調瞭網格劃分、邊界條件設置（如對稱麵、入口速度、壓力齣口）對數值解準確性的影響，使讀者能夠理解現代工程仿真軟件的工作原理。 總結與展望 《流體力學基礎與應用》是一部全麵覆蓋經典和現代流體現象的專著。它緻力於提供一套連貫的、基於守恒定律的分析工具，用以理解和控製流體的運動，無論是宏觀的氣動布局、微觀的邊界層分離，還是復雜的湍流結構。本書完全專注於流體的動態特性和能量傳遞，不涉及材料在受力下的彈性變形、應力應變關係或結構穩定性等固體力學範疇的問題。通過對這些流動現象的深入研究，讀者將獲得解決現實世界中流體相關工程難題的堅實能力。

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坦率地說，我購買這本書的初衷是想尋找一本能清晰梳理張量分析在固體力學中應用的書籍。這本書在這方麵做得非常齣色，它沒有迴避張量運算的復雜性，而是將其作為理解應力狀態和變形梯度的核心工具來介紹。作者采用瞭一種非常嚴謹的符號係統，並且在引入新的張量概念時，總能立刻通過具體的物理圖像來佐證其幾何意義，這極大地降低瞭初學者進入高階力學領域的門檻。例如，在討論應力不變量和主應力方嚮的確定時，書中詳細展示瞭如何利用特徵值問題來簡化復雜的應力狀態，這種從代數角度切入物理問題的敘述方式，讓我耳目一新。此外，書中對彈性穩定性的討論，特彆是歐拉公式的推導和屈麯現象的分析，不僅給齣瞭標準的解析解，還探討瞭實際工程中由於初始缺陷引入的邊際效應，這使得理論分析不再是空中樓閣，而是緊貼工程實踐的指導。

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這本書的內容編排，更像是一部結構動力學的入門教程，而非純粹的靜力學手冊。雖然核心是關於材料在靜載荷下的響應，但作者巧妙地將瞬態響應和模態分析的概念穿插其中。特彆是對能量法的應用，書中通過拉格朗日方程的推導，自然而然地過渡到瞭結構振動的自由度分析。對於初次接觸模態分析的讀者，書中關於質量矩陣和剛度矩陣構建的詳盡說明，是極其寶貴的財富。它清晰地解釋瞭為什麼我們需要對係統進行對角化處理，以及特徵頻率在預測結構共振行為中的關鍵作用。讀完這部分內容，我感覺自己對橋梁和高層建築在風荷載或地震作用下的潛在危險有瞭更直觀的認識。它成功地將原本被視為高級主題的動力學分析，有效地植入到瞭基礎的靜力學框架之中，構建瞭一個更完整、更全麵的力學視野。

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這本書的語言風格非常“務實”，沒有過多的文學修飾，一切都以清晰、準確的數學語言來構建知識體係。但正是這種簡潔，使得它在處理復雜幾何形狀下的應力集中問題時，顯得遊刃有餘。書中關於聖維南原理的討論，雖然是經典概念，但其在數值模擬中的指導意義被闡述得非常到位，提示我們在進行局部網格細化時需要遵循的原則。我特彆喜歡其中關於斷裂力學的一些前瞻性介紹，雖然篇幅不長，但它已經觸及瞭材料疲勞和裂紋擴展的能量判據，這錶明作者的視野並不僅限於綫彈性範疇。對於一個需要經常閱讀專業文獻的人來說，這本書提供瞭一個極佳的“標準化詞典”，其中對各種力學量的定義和符號使用都保持瞭高度的一緻性，這在跨領域交流時避免瞭許多不必要的歧義和理解偏差。

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這本書的價值在於它對“邊界條件”和“本徵解”的強調。在許多力學教材中，邊界條件往往被視為一個輸入參數，草草帶過，但在這本書裏，作者將其提升到瞭與場方程同等重要的地位。書中花瞭相當篇幅討論瞭如何根據實際的物理約束（如固定端、簡支端）來正確地設置Dirichlet或Neumann邊界條件，並展示瞭這些條件如何決定瞭最終解的唯一性和物理閤理性。更讓我印象深刻的是，它對一些經典問題的“特解”和“通解”的區分。例如，在處理拉伸和扭轉問題時，如何通過一個特定的應力函數或位移函數來滿足平衡方程、本構關係和邊界條件，這個過程的邏輯鏈條被梳理得非常清晰。對於我這個習慣於隻關注最終答案的人來說，這本書強迫我重新審視每一步推導背後的物理假設，使我對工程問題的建模能力有瞭質的飛躍。

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這本關於材料力學原理的著作，簡直是結構工程師和力學研究者們的福音。它不僅僅是對經典理論的羅列，更在於對那些看似抽象的數學模型如何與實際工程問題緊密結閤的深入剖析。開篇對本構關係和本構方程的闡述，就展現瞭作者深厚的學術功底，將鬍剋定律的綫性世界拓展到瞭更復雜的應力-應變狀態，尤其是在處理各嚮異性材料和非綫性問題時，講解得鞭闢入裏。我尤其欣賞它在有限元方法（FEM）引入前的鋪墊工作，通過對連續介質的變分原理的精妙推導，讓讀者在接觸離散化方法時，能夠真正理解其背後的物理意義和能量守恒基礎，而不是盲目地套用軟件。書中關於平麵應力與平麵應變問題的深入討論，以及對薄殼和厚壁圓筒等經典工程構件的應力分析，都配有詳實的例題，這些例題的難度適中，既能鞏固理論，又能鍛煉實際解題能力。對於那些希望從“會算”到“會想”的讀者來說，這本書提供瞭絕佳的階梯。

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