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出版者:中国电力出版社

作者:王永青

出品人:

页数:340

译者:

出版时间:2004-6

价格:28.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787508320588

丛书系列:

图书标签:

• 工程热力学
• 热力学
• 工程
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• 热工
• 能源
• 传热
• 流体力学

《流体力学基础与应用》图书简介 内容提要： 本书深入浅出地探讨了流体力学的基本原理、经典理论及其在工程领域中的广泛应用。全书涵盖了从流体静力学到复杂湍流模型的完整知识体系，旨在为读者构建一个坚实而系统的流体力学认知框架。内容组织上，我们遵循从宏观现象到微观机制的逻辑，力求将理论的严谨性与工程实践的实用性完美结合。 第一部分：流体静力学与基本概念 本部分首先界定了流体的基本性质，包括密度、比重、粘度（牛顿流体与非牛顿流体）、表面张力以及可压缩性等。随后，详细阐述了流体静力学原理，包括帕斯卡定律、流体微团的平衡分析，并推导了静止流体中的压力分布公式。重点解析了测压仪器的原理与应用，如皮托管、U型测压计以及零点压强计。在应用方面，本书详细分析了平面和曲面上的静水压力、浮力（阿基米德原理）以及流体静力学中的平衡条件，并引入了动量积分法初步分析了储罐和挡土墙受到的总静水力。本部分为后续的流体动力学研究奠定了必要的静力学基础。 第二部分：流体运动学与守恒定律 本部分转向流体运动的描述。首先介绍了描述流体运动的两种基本观点：拉格朗日描述和欧拉描述。随后，推导了流线、迹线和脉线等概念，并引入了描述流场特性的重要工具——流函数和速度势函数，讨论了无旋流和有势流的条件。 核心内容集中在流体动力学的基本守恒定律： 1. 连续性方程（质量守恒）： 详细推导了笛卡尔坐标系、柱坐标系和球坐标系下的连续性方程，并针对不可压缩流体（最常见的工程情况）给出了简化形式。 2. 欧拉方程与纳维-斯托克斯方程（动量守恒）： 详细推导了欧拉方程，并在此基础上，引入粘性项，完整推导了描述牛顿流体运动的纳维-斯托克斯（N-S）方程。本书强调了N-S方程作为描述所有粘性流体运动的基石地位，并讨论了其解析解的困难性。 3. 能量方程（能量守恒）： 基于热力学第一定律，建立了适用于流体的能量方程，区分了等熵过程、等温过程和绝热过程，并讨论了粘性耗散功在能量方程中的作用。 第三部分：经典流动分析与管流 本部分致力于将守恒定律应用于实际工程问题，特别是管道流动。 1. 伯努利方程的推导与应用： 基于欧拉方程在无旋、无粘流体中的积分，完整推导了伯努利方程，并讨论了其适用范围和修正项（如压力水头、速度水头）。 2. 实际流体流动： 引入了粘性效应的重要性。详细分析了圆管中层流（Poiseuille流）的精确解，导出了著名的Hagen-Poiseuille公式，并讨论了层流到湍流的过渡现象。 3. 相似性原理与雷诺数： 系统阐述了量纲分析和相似性原理，重点分析了雷诺数（Re）在区分流动状态中的关键作用。 4. 湍流与阻力： 深入研究了湍流流动特性，包括湍流脉动、雷诺应力、湍流粘度等概念。针对工程管流，详细介绍了沿程阻力系数（$f$）的确定方法，包括光滑管道的普朗特-卡门阻力定律，并引入了粗糙管道的摩阻图（Moody图）和Colebrook方程的应用。此外，本书还涵盖了局部阻力（局部损失）的计算方法。 第四部分：流动可视化与边界层理论 本部分聚焦于流体与固体边界相互作用的复杂现象。 1. 边界层理论： 基于普朗特（Prandtl）的边界层假设，推导了适用于慢速流动（低雷诺数）的边界层方程。详细分析了平板上的速度边界层发展，运用积分法求解了Blasius方程的近似解（如施拉希滕-冯·卡门积分方程），并讨论了边界层分离的条件和后果。 2. 流体动力学中的升力和阻力： 借由边界层理论，系统解释了机翼绕流中升力和阻力产生的物理机制。详细阐述了翼型（Airfoil）的阻力组成（压差阻力和摩擦阻力），并介绍了升力系数（$C_L$）和阻力系数（$C_D$）的计算和实验数据分析。 3. 流场可视化技术： 介绍了示踪技术（如染料、烟雾）、干涉法、粒子图像测速（PIV）等现代实验流体力学方法，帮助读者建立对复杂流场结构的直观认识。 第五部分：可压缩流体与特殊流动 本部分扩展讨论了当流速接近或超过声速时的特殊流动现象。 1. 基本概念： 引入了声速、马赫数（Ma）的概念，并分析了流体的等熵关系。 2. 等熵流动： 详细推导了管道中气体等熵流动的基本关系，包括速度、压力和温度随马赫数的变化规律，并应用这些关系于收缩喷管的设计。 3. 正激波与斜激波： 阐述了跨声速和超声速流动中的不连续现象——正激波。推导了雷诺-亥姆霍兹关系式（R-H方程），用于计算激波前后的参数变化。此外，本书也介绍了斜激波的几何特性分析，这是超声速空气动力学的基础。 本书特点： 理论深度与工程广度并重： 既严格推导了核心方程的物理意义，又提供了大量工程实例和图表（如Moody图、气动系数表）以指导实际计算。 逻辑清晰的递进结构： 从静力学到运动学，从理想流体到粘性流体，再到可压缩流体，知识体系环环相扣。 强调物理图像： 强调对粘性、动量、能量守恒的物理理解，而非仅仅是数学公式的堆砌。 丰富的习题与案例： 每章末尾均配有针对性的例题和综合性习题，以巩固所学知识。 目标读者： 本书适用于高等院校机械工程、土木工程、航空航天工程、化学工程、能源动力工程等专业的高年级本科生和研究生作为教材或参考书，也适合从事相关领域设计、研发和运行的技术人员参考阅读。

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我发现这本书在跨学科的知识融合上做得尤为出色。它没有将热力学局限在单纯的物理范畴内，而是巧妙地将其与材料科学、化学反应动力学进行了连接。例如，在讲解相平衡时，作者没有回避吉布斯相律的复杂性，但同时通过对不同材料体系（如合金的固溶线）的案例分析，展示了这些理论如何直接指导材料的选择和加工温度的确定。这种融合性使得这本书的受众范围比我想象的要广。即便是非热力学专业背景的化学工程师或材料科学家，也能从中汲取宝贵的分析工具。这本书的深度和广度，让人不得不佩服作者深厚的学术积累和高超的教学驾驭能力。它像是一个知识的放大镜，让你对身边看似平凡的热现象产生更深刻的洞察力。

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这本书的封面设计真是太抓人了，那种深沉的蓝配上简洁的白色字体，透着一股沉稳和专业感。我刚拿到手的时候，光是翻阅目录就感受到了作者的用心。它不像有些教材那样堆砌公式，而是很注重逻辑的构建，从宏观的能量观点出发，一步步深入到微观的分子运动层面。特别是关于熵增原理的阐述，简直是化繁为简的典范。我记得我以前学这块内容时总是觉得云里雾里，但作者用了几个非常贴合实际的例子，比如一个房间的温度不均如何自发趋于平衡，一下子就把那个抽象的概念给具象化了。阅读体验非常流畅，每一章的过渡都衔接得恰到好处，让你感觉自己不是在啃一本硬邦邦的教科书，而是在进行一场循序渐进的思维探险。书中的插图和图表也做得非常精良，那些相图和循环图，清晰到即便是初次接触这些概念的人也能迅速抓住重点。读完前几章，我对热力学这门学科的敬畏感油然而生，同时也充满了探索下去的欲望。

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我是在准备一个复杂的换热器设计项目时再次翻开这本书的，这次的收获和初次阅读完全不同。上次是求“知其所以然”，这次则是追求“如何应用”。书中关于可逆过程和不可逆过程的分析部分，简直是工程实践的教科书。作者没有停留在理想化的完美循环上，而是深入探讨了摩擦、传热损失等实际工程中不可避免的因素对效率的影响。尤其是关于㶲（Exergy）分析那一章，简直是醍醐灌顶。它提供了一个全新的视角来评估能源的“品质”，而不仅仅是数量。我利用书中学到的框架，重新审视了我们项目中的一个高耗能环节，通过调整工况参数，设计了一个显著提升能源利用率的优化方案。这本书的价值不在于它教你如何解题，而在于它教你如何构建一个分析问题的科学思维模型。它提供的不仅仅是知识，更是一种解决复杂工程问题的系统方法论。

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这本书的语言风格，说实话，一开始让我有点严肃起来，但很快就被它内在的严谨性所折服。作者在定义每一个术语时都极其审慎，绝不含糊。比如，在阐述功和热量这两个基本概念时，作者花了相当大的篇幅来区分“过程量”和“状态量”的本质区别，并且反复强调了热力学第一定律在不同系统边界下的应用差异。这种对细节的执着，对于希望打下坚实基础的学生来说，简直是福音。我特别喜欢它在推导过程中会穿插一些历史背景的介绍，比如卡诺和克劳修斯的研究历程，这不仅增加了阅读的趣味性，也让人明白了这些定律并非凭空出现，而是无数科学家智慧的结晶。不过，对于那些只想应付考试的读者来说，这本书的深度可能会带来一定的挑战，因为它要求读者真正去理解背后的物理意义，而不是简单地记住公式。但正是这种挑战性，让它具备了真正的“工具书”的价值。

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老实说，这本书的排版和印刷质量非常让人满意。我是一个有点“书卷气”的人，喜欢那种纸张在手中沙沙作响的感觉。这本书的纸张厚度适中，墨水浓淡得宜，长时间阅读眼睛也不会觉得疲劳。更重要的是，书本的装订非常结实，我经常需要把它摊平放在桌子上对照公式和图表，它能牢牢地保持打开的状态，没有那种需要用手压住书页的烦恼。虽然内容本身是偏向理论的，但作者在章节末尾设置的“思考题与拓展讨论”部分，设计得相当巧妙。它们大多不是直接的计算题，而是开放性的讨论，引导读者去思考现实世界中热力学定律的边界条件和局限性。这让我感觉自己不是被动地接受知识，而是在和作者进行一场跨越时空的学术对话。这种互动式的学习体验，是很多纯电子资料无法比拟的。

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受福根的读过《会计学》的启发，俺也加下自己学过的呗~

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