自动控制原理习题集 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:胡寿松 编

出品人:

页数:739

译者:

出版时间:2003-8

价格:58.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030111111

丛书系列:

图书标签:

• 自动控制原理
• 控制理论
• 自动控制
• 习题集
• 工程教育
• 大学教材
• 控制系统
• 经典控制
• 自动化
• 信号与系统

好的，这是一份关于一本名为《现代流体力学基础与应用》的图书的详细简介，该书内容与您提到的《自动控制原理习题集》完全无关。 --- 现代流体力学基础与应用 一、 概述与定位 《现代流体力学基础与应用》旨在为高等院校工科专业（如航空航天、机械、土木、化学工程等）的学生、研究生以及相关领域的工程技术人员提供一套全面、深入且与时俱进的流体力学理论学习与工程实践指导手册。本书超越了传统教材中对基础方程的简单罗列，着重于现代计算流体力学（CFD）方法论的引入，以及复杂流动现象的物理洞察，确保读者不仅掌握“如何计算”，更能理解“为何如此”。全书结构严谨，逻辑清晰，理论深度适中，旨在培养读者分析和解决实际工程中流体动力学问题的能力。 二、 核心内容结构与深度解析 本书内容共分为四大部分，层层递进，从最基本的物质特性描述到高度复杂的非定常、湍流问题求解，构建了一个完整的知识体系。 第一部分：流体力学的基本概念与连续介质假设 (Chapters 1-3) 本部分是理解后续所有高级主题的基石。 第1章：流体物质特性与控制体分析 物质特性描述： 详细探讨了流体的牛顿性、粘性系数的温度和压力依赖性，以及非牛顿流体的基本分类（如剪切增稠、剪切稀化流体）。 流场描述方法： 对拉格朗日观点（随体描述）和欧拉观点（空间描述）进行了深入的对比与数学推导，阐明了物质导数（随体导数）的物理意义及其在动量方程中的核心作用。 流量与流线： 严格定义了线流函数、流管、以及描述瞬时速度场的流线、迹线和物线，并讨论了它们在定常与非定常流场中的区别。 第2章：流体动力学的基本方程 质量守恒（连续性方程）： 从控制体微元体出发，推导了微分形式的连续性方程，并特别强调了在可压缩和不可压缩情况下的简化形式及其物理限制。 动量守恒（Navier-Stokes 方程）： 详细推导了牛顿流体的三维、瞬态Navier-Stokes（N-S）方程。重点解析了方程中各项的物理含义，包括惯性项、压力梯度项、粘性扩散项和体积力项。 能量守恒（热力学第一定律在流体中的体现）： 建立了考虑粘性耗散和热传导效应的能量方程。讨论了等熵流动、绝热流动以及流体粘性做功对温度场的贡献。 第3章：运动学与简单的精确解 速度梯度张量与流线几何： 引入速度梯度张量，分析了流动的旋转性（涡度向量）和变形性（应变率张量）。 经典精确解剖析： 求解并深入分析了几个具有明确解析解的经典流动问题，包括： Couette 流动（平板剪切流）的物理意义和粘性影响。 Poiseuille 流动（管道层流）的流量与压降关系，及其在微流控中的应用。 Creeping Flow（斯托克斯流）：在极低雷诺数下的流动特性及对小颗粒运动的预测。 第二部分：无粘流、边界层理论与相似律 (Chapters 4-6) 本部分着重于对高雷诺数流动中粘性影响的合理简化和近似处理。 第4章：无粘流体理论与势流 欧拉方程： 在完全忽略粘性的假设下，导出欧拉方程。 伯努利方程的严格推导与应用： 阐述了伯努利方程在不同流线上的适用条件，并讨论了其在流速测量（皮托管、文丘里管）中的实际应用。 势流理论： 引入速度势和流函数，构建二维势流模型。详细介绍了复变函数法在势流叠加（如源、汇、偶极子、涡旋）中的应用，并计算了简单翼型绕流的升力系数（达西-茹科夫斯基定理的严格表述）。 第5章：边界层理论的建立与分析 粘性影响的局域化： 阐述边界层理论的物理前提——雷诺数高时，粘性效应仅集中在固体壁面附近。 Prandtl 边界层方程： 基于小尺度假设，将N-S方程简化为边界层方程组。 积分法求解： 应用积分形式的动量方程（Von Kármán 积分方程），结合“形状因子”等经验关系，求解平板上的摩擦阻力（Blasius 解的定性分析）。 流动分离： 深入探讨了逆压梯度对边界层的影响，明确了流动分离点的判定标准及其工程后果。 第6章：相似性、量纲分析与工程建模 量纲分析（Buckingham $pi$ 定理）： 详述量纲分析方法，识别无量纲参数对工程缩尺试验的重要性。 关键无量纲数： 深入分析雷诺数（Re）、弗劳德数（Fr）、马赫数（Ma）、韦伯数（We）等在流体力学中的物理意义和适用范围。 模型与原型： 论述了在风洞试验或水池试验中实现流体相似性的必要条件和局限性。 第三部分：可压缩流与高超声速效应 (Chapters 7-8) 本部分关注于流速接近或超过音速时，流体热力学特性和激波现象的耦合分析。 第7章：一维等熵流动与音速现象 声速的定义： 推导绝热过程中的声速公式，并分析其与温度、气体的热力学常数的关系。 等熵流动的变化规律： 详细分析了管道中流动的收缩与膨胀过程（如喷管加速），包括动压、静压、温度和马赫数之间的相互关系。 临界流与阻塞： 阐述了管道截面达到喉部时，流速达到音速（马赫数M=1）的现象，以及由此带来的流量最大化限制。 第8章：斜激波与正激波分析 正激波： 利用雷诺平均方程（Reynold’s Averaging）和质量/动量/能量守恒，推导了正激波的Rankine-Hugoniot关系式，分析了激波前后参数的突变规律（如压力、温度、熵的增加）。 斜激波： 引入 $ heta-eta-M$ 关系，使用几何方法分析斜激波的偏转角与入射马赫数的关系，并讨论了斜激波在超音速翼型上的应用。 第四部分：湍流、数值方法与复杂流动 (Chapters 9-10) 本部分面向研究和高级工程应用，引入现代流体力学的主流工具。 第9章：湍流基础与统计学描述 湍流的本质特征： 阐述湍流的随机性、非定常性、三维性和高度混合特性。 雷诺平均N-S（RANS）方程： 引入Reynolds应力项，推导RANS方程，指出其相对于层流方程的“封闭性问题”。 湍流模型入门： 简要介绍并对比了零方程模型（如经验公式）、一方程模型（如 Spalart-Allmaras 模型）和经典 $k-epsilon$ 二方程模型的基本思想和适用边界。 第10章：计算流体力学（CFD）导论 离散化基础： 概述有限体积法（FVM）在处理守恒型偏微分方程中的优势。 网格生成： 讨论结构化网格、非结构化网格及其对计算精度和收敛性的影响。 压力-速度耦合算法： 简要介绍SIMPLE族算法的基本框架，用于求解不可压缩流动的N-S方程。 应用案例： 结合实例展示CFD求解器在复杂绕流、热对流和多相流模拟中的流程和结果验证方法。 三、 特色与优势 1. 理论与应用的紧密结合： 书中每推导出一个重要公式，都配有至少一个来自航空、能源或化工领域的实际应用案例进行解析。 2. 现代计算视角： 强调了从解析解到数值解的过渡，使读者能为使用商业CFD软件打下坚实的物理和数学基础。 3. 清晰的数学推导： 对所有核心方程的推导过程详细列出，确保读者能够追踪每一个物理假设如何转化为数学表达式。 四、 适用读者 本科生： 机械工程、航空航天工程、能源与动力工程、化学工程等专业。 研究生： 需要深入研究流体力学、传热传质或CFD相关课题的硕士、博士生。 工程人员： 从事流体系统设计、空气动力学分析、热管理、管道系统优化的工程师。

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