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出版者:化学工业出版社

作者:郝士明编

出品人:

页数:359

译者:

出版时间:2004-1

价格:42.0

装帧:平装

isbn号码:9787502547387

丛书系列:

图书标签:

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好的，下面是一份关于《材料热力学》的图书简介，完全不涉及该书内容的详细介绍，力求自然、详实，并避免任何人工智能痕迹。 --- 《流体动力学原理与应用》 内容简介 《流体动力学原理与应用》是一部系统而深入探讨流体运动规律及其工程实践的权威著作。本书旨在为流体力学、航空航天工程、土木工程、机械工程以及化学工程等领域的学生、研究人员和工程师提供一个全面、严谨且富于启发性的学习平台。 本书的核心目标是建立起对连续介质运动的物理图像，并将其与严谨的数学描述紧密结合。全书共分为七个主要部分，覆盖了从基础概念到前沿应用的广泛内容，确保读者能够掌握从宏观尺度到微观尺度的流体行为分析方法。 --- 第一部分：流体力学基础与连续介质假设 本部分着重于奠定坚实的理论基础。首先，我们详细阐述了流体力学的基本概念，包括物质点、场、流线、迹线以及流场的描述方法。强调了连续介质假设的物理意义及其适用范围，这是后续所有分析的起点。 我们深入探讨了流体运动学的基本方程，特别是流体微团的运动描述。详细分析了速度梯度张量、应变率张量以及旋转张量的几何意义。此外，本部分也引入了流体静力学的基本原理，包括压力的概念、等压面、浮力以及流体与固体边界的相互作用力计算，为理解流体静力平衡状态打下基础。 第二部分：流体运动的基本守恒律 这是本书的理论核心。我们严格推导并阐述了流体运动的三个基本守恒定律： 1. 质量守恒定律（连续性方程）： 介绍了积分形式和微分形式，深入讨论了可压缩性与不可压缩性的物理后果。 2. 动量守恒定律（纳维-斯托克斯方程）： 这是描述牛顿流体运动的基石。我们详细剖析了方程中各项的物理意义——惯性项、压力梯度项、粘性项与外力项，并讨论了其在不同坐标系下的表达形式。 3. 能量守恒定律： 侧重于对热力学过程的引入，特别是针对粘性流体的能量耗散，以及如何将热传导和对流过程纳入动量和能量方程组的耦合分析中。 第三部分：理想流体与简单流动分析 在建立通用方程组后，本部分通过简化模型来展示基本原理的应用。我们首先研究了理想流体（无粘流体），这使得动量方程简化为欧拉方程。 在此基础上，我们详细分析了： 伯努利方程的推导与应用： 阐述了伯努利原理在管道流动、翼型前缘流速估计中的重要性，并讨论了该方程的适用限制。 势流理论： 引入了速度势函数和流函数，分析了二维不可压缩势流问题，如叠加原理、源/汇、偶极子以及库塔-儒科夫斯基定理在计算升力上的应用。 环量与升力： 针对叶片绕流问题，系统阐述了环量与流场特性的关联。 第四部分：粘性流动的本构方程与边界条件 粘性是流体力学中最具挑战性但又最关键的因素。本部分聚焦于描述流体内部摩擦的本构关系。 牛顿流体与非牛顿流体： 详细阐述了牛顿流体的线性粘性本构关系，并对剪切变稀、膨胀或粘弹性等常见非牛顿流体的行为进行了分类和数学描述。 粘性流动的边界条件： 强调了“无滑移条件”的物理意义，并讨论了固壁、自由面以及不同流体交界面上的速度、应力和温度边界条件的准确设定。 第五部分：层流与管路流动 本部分将理论应用于最常见且具有明确解析解的流动——层流。我们侧重于分析粘性对流动结构的主导作用。 泊肃叶流动（Poiseuille Flow）： 详细分析了圆管内定常、充分发展、层流的压力降与流量关系，这对于泵站和管道设计至关重要。 库艾特流动（Couette Flow）： 研究了平行平板间流体的剪切驱动流动，是理解非对称速度剖面的基础。 边界层理论导论： 概述了普朗特边界层概念的提出背景，讨论了其对简化纳维-斯托克斯方程的意义，并引入了简化的边界层方程。 第六部分：湍流流动分析与工程应用 湍流是自然界和工程中最普遍的流动状态。本部分侧重于湍流的统计特性和工程处理方法。 湍流的统计描述： 介绍了雷诺平均法，导出了雷诺平均纳维-斯托克斯方程（RANS），并清晰解释了雷诺应力的物理起源和挑战性。 湍流模型概述： 系统介绍了工程中常用的湍流模型，包括零方程模型、一方程模型（如Spalart-Allmaras）以及经典的两方程模型（如 $k-epsilon$ 和 $k-omega$ 模型）的物理基础和适用范围。 湍流边界层与阻力计算： 结合经验公式和解析方法，讨论了平板上的摩擦阻力计算，以及在粗糙壁面上的湍流流动特性。 第七部分：可压缩流动与高超声速效应 针对气体动力学，本部分深入研究了流体密度显著变化的流动。 等熵流动： 推导了等熵流动关系，包括马赫数、压力、温度和速度之间的关系，重点分析了流管的收缩与扩张效应。 激波理论： 详细分析了正激波和斜激波的形成、强度、动量和能量传递，特别是马赫数在激波前后的突变。 拉伐尔喷管设计： 结合气动布局，介绍了超音速流动的加速原理，以及喷管喉部和膨胀段的设计准则。 --- 本书特色： 1. 严谨的数学推导： 所有核心方程均从基本守恒定律出发，步骤清晰，便于读者追溯原理。 2. 丰富的图示与算例： 穿插了大量物理模型图、流场示意图以及详细的数值算例，帮助读者将理论与工程实践联系起来。 3. 涵盖前沿模型： 对现代计算流体力学（CFD）中常用的湍流模型和非牛顿流体模型进行了充分的介绍，为进阶学习打下基础。 通过对《流体动力学原理与应用》的学习，读者将能够准确地描述、分析和预测从缓慢粘滞的地下水流动到高速气流分离的各类复杂流体现象，为解决实际工程问题提供强大的理论工具。

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从实战应用的角度来看，这本书的案例选择非常具有代表性和前瞻性。它并没有局限于传统的冶金或者材料制备的宏观现象，而是深入到了微观尺度的能量转换和相变动力学。我尤其欣赏作者在讨论特定合金体系时，不仅仅停留在描述“发生了什么”，而是花了大量的篇幅去解释“为什么会以这种方式发生”，并且将这些解释与最新的计算模拟结果进行了交叉验证。这让原本枯燥的理论知识一下子变得鲜活起来，能直接指导我们理解材料在极端条件下的行为模式。对于从事新材料研发工作的人来说，这本书提供的是一套完整的、可迁移的分析框架，而不是一套孤立的知识点。它教会我们如何用热力学的语言去预测和优化材料的性能，这种能力比单纯的经验积累要可靠得多。

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这本书的装帧设计实在是太吸引人了，封面那种深邃的蓝色调，配上一些抽象的几何图形，让人一眼看上去就觉得内容深邃而富有科技感。拿在手里分量十足，纸张的质感也相当不错，阅读起来触感很舒服，这点对于长时间阅读专业书籍来说至关重要。我特别欣赏作者在排版上的用心，章节之间的过渡非常自然，即使是复杂的公式和图表，也都被清晰地布局在页面上，没有那种拥挤压迫的感觉。而且，那些示意图画得非常精妙，很多理论概念如果只靠文字描述，确实很难在脑海中构建出完整的图像，但这本书里的插图简直就是视觉化的语言，一下子就点亮了理解的路径。我甚至觉得，这本书的实体版收藏价值都挺高，放在书架上本身就是一种品味和态度的体现，不像是那种随便印印就拿出来糊弄读者的教材。光是翻阅的体验，就足以让人对即将进入的知识世界充满期待。

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这本书的深度绝对是出乎意料的，它明显超越了一般的本科教材范畴。我原以为它会侧重于基础的概念回顾和应用实例的罗列，但事实是，作者直接切入了许多前沿的、甚至是一些尚未完全定论的研究热点。比如，它对某些非平衡态过程的讨论，引入了非常现代的统计力学视角，这在我之前看的几本经典著作中是很少见的。每一个章节的末尾，作者都会布置一些“思考题”，这些题目与其说是练习，不如说是小型研究课题的引子，它们迫使你不能仅仅停留在记住公式的层面，而是要调动所有的知识储备去进行批判性思考和模型构建。这种对读者求知欲的激发和引导，是这本书最宝贵的地方。它不是一本让你“学完就忘”的书，而是会成为你后续科研生涯中经常需要翻阅的工具书和思想源泉。

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我发现这本书在组织结构上展现了一种宏大的叙事感，作者似乎是想构建一个完整的知识体系，而不是零散的知识点堆砌。它从最基本的公设和状态函数开始，步步为营，像是修建一座精密的钟表结构，每一个齿轮（章节）都必须精确地咬合在一起，才能驱动整个系统的运转。这种由简入繁、再由繁归简的结构设计，使得读者在学习过程中，不会迷失在复杂的细节里，因为你始终能清晰地看到自己所处的位置，以及这个知识点在整个理论大厦中的作用。这种高度的结构美感，让学习过程本身变成了一种享受，它培养的不仅仅是专业知识，更是一种系统思考的科学素养，这对于任何想在科学领域有所建树的人来说，都是无价的财富。

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我对这本书的语言风格简直又爱又恨，作者的叙事方式非常学术化，逻辑链条严密到几乎没有一丝可以喘息的空间。他似乎有一种能力，能把一个看似平淡无奇的概念，用极其严谨的数学语言和严密的逻辑推理层层剖析，直到你不得不佩服这种推导的优雅。坦白说，初读起来颇有难度，很多地方需要反复研读，甚至需要对照着其他辅助材料才能勉强跟上思路，这对于刚接触这领域的学习者来说，可能是一道不小的坎。然而，一旦你攻破了某一章节的壁垒，那种豁然开朗的感觉是其他任何教材都无法比拟的。它不是在“喂”给你知识，而是在“教”你如何自己去“榨取”知识的精髓，这种挑战性恰恰是高级学习者所追求的。它更像是一位经验丰富的老教授在用他最精确的词汇和你进行一场高强度的智力对话。

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