工程流体力学

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出版时间:1900-01-01
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isbn号码:9787535227164
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  • 流体力学
  • 工程
  • 物理
  • 数学
  • 机械
  • 水力学
  • 气力学
  • 传热
  • 流体动力学
  • 计算流体力学
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具体描述

《流体力学原理与应用》 内容概要: 本书深入探讨了流体力学这一关键工程学科的基础理论及其在各个工程领域的广泛应用。全书结构清晰,内容严谨,旨在为读者提供扎实的流体力学知识体系,并培养其分析解决实际工程问题的能力。 第一部分:流体力学基础 流体性质与描述: 本章首先介绍了流体的基本概念,包括其连续介质假设,以及粘度、密度、表面张力、可压缩性等关键流体物理性质。我们将详细阐述牛顿流体和非牛顿流体的区分,以及这些性质如何影响流体的行为。此外,还将介绍描述流体运动的两种基本方法:拉格朗日描述和欧拉描述,并引入流线、迹线、尘线等概念。 流体静力学: 这一部分聚焦于静止流体中的压力分布及其作用。我们将推导流体压力的基本方程,并深入研究静止流体中压力的变化规律,包括静水压强公式和压强随深度的变化。本书将详细讲解浮力原理、阿基米德定律,以及浮体的稳定性和沉浮条件。此外,还会介绍测量压力的常用仪器,如U形管压差计和水银气压计,并探讨容器壁上压力的合力计算。 流体动力学基本概念: 在本章中,我们将介绍描述流体运动的基本方程。首先,我们将推导并讲解质量守恒方程(连续性方程),它描述了流体在空间中的质量分布变化。接着,我们将引入动量守恒定律(纳维-斯托克斯方程的简化形式),解释流体动量如何在力作用下发生变化。此外,还将讨论能量守恒定律在流体力学中的应用,并介绍伯努利方程的推导及其适用条件,该方程是描述理想流体在稳定流动中速度、压强和高程之间关系的基石。 不可压缩流体动力学: 本章将专注于不可压缩流体在各种流动状态下的行为。我们将详细分析层流和湍流的特性,包括它们之间的界限(雷诺数)以及湍流的统计描述方法。在此基础上,我们将深入研究伯努利方程的实际应用,包括其在测量流量(如文丘里管、皮托管)和分析管道流动中的作用。同时,还将探讨不可压缩流体在管道中流动的阻力问题,包括沿程阻力系数和局部阻力系数的计算方法。 粘性流体流动: 粘性对流体运动的影响是本章的重点。我们将详细分析粘性流体在管道中的层流流动,并推导泊肃叶流动方程,精确描述其流量与压降的关系。对于湍流流动,我们将引入普朗特混合长度理论等概念,并介绍如何估算湍流边界层内的速度分布和剪应力。本章还将触及一些重要的流动现象,如涡流和流动分离。 第二部分:高级流体力学理论与分析 相似性与量纲分析: 本章旨在教授读者如何利用相似性原理和量纲分析来简化复杂的流体力学问题。我们将详细介绍相似准数(如雷诺数、弗劳德数、马赫数等)的物理意义及其在模型试验中的重要性。我们将通过普朗特尔-白金汉π定理,演示如何将具有多个变量的方程转化为无量纲方程,从而减少实验变量,并建立模型与原型之间的关系。 边界层理论: 边界层是流体力学中的一个核心概念,本章将对其进行深入剖析。我们将介绍普朗特提出的边界层概念,并分析边界层内速度梯度的显著性。通过求解边界层方程(如普朗特方程),我们将探讨层流边界层的增长、摩擦阻力以及流动的分离现象。此外,还将简要介绍湍流边界层的基本特征及其与层流边界层的区别。 可压缩流体动力学基础: 与不可压缩流体不同,可压缩流体的密度会随着压强和温度的变化而显著改变。本章将介绍可压缩流体的基本性质,特别是其在高速流动下的行为。我们将深入讲解声速、马赫数等概念,并分析等熵流动、绝热流动和冲击波等重要现象。本章还将介绍一维可压缩流动的控制方程以及它们在喷管和进气道设计中的应用。 流体机械原理: 流体机械是流体力学理论在工程实践中的重要体现。本章将介绍各种类型的流体机械,包括泵、风机、压缩机、涡轮机等。我们将深入分析其工作原理、性能参数以及效率评估方法。例如,在讲解泵时,我们将分析离心泵和轴流泵的工作特性,并介绍叶轮设计对流量和扬程的影响。对于涡轮机,我们将讨论蒸汽轮机和水轮机的基本构成和能量转换过程。 多相流与非牛顿流体: 许多工程问题涉及多相流体(如气液混合、固液悬浮)或非牛顿流体。本章将介绍这些复杂流体的基本概念和处理方法。我们将探讨多相流体的流动模式、相间相互作用以及相关的阻力模型。对于非牛顿流体,我们将介绍其流变学特性,如剪切稀化、剪切增稠等,并讨论它们在特定工程应用中的表现。 第三部分:工程流体力学应用 管道流与管网分析: 管道输送是流体工程中的一项基本任务。本章将系统介绍管道流动的计算方法,包括稳态流动和非稳态流动的分析。我们将详细讲解如何计算管道中的压强损失,并介绍管道网络的分析方法,如节点法和环路法。本章还将讨论水力系统设计中的关键问题,例如管道尺寸的选择、泵的选型以及管网的优化。 明渠流动: 明渠流动是指流体在开放渠道中的流动,如河流、运河和排水沟。本章将介绍明渠流动的基本原理,包括均匀流、非均匀流和渐变流的特点。我们将重点讲解如何计算明渠的流速、流量和水位,并介绍堰、跌水等水力构筑物对明渠流动的分析。此外,还将讨论明渠流动的稳定性及其在水利工程设计中的意义。 热学流体力学(传热与流动的耦合): 在许多工程应用中,流体的流动和热量的传递是相互影响的。本章将探讨流体流动对传热过程的影响,以及温度变化对流体性质的影响。我们将介绍对流传热的基本理论,如边界层传热、努塞尔数等,并讨论强制对流和自然对流的差异。本章还将涵盖一些具体的工程应用,如换热器设计和散热器分析。 空气动力学基础: 空气动力学是研究空气与物体之间相互作用的学科,在航空航天、汽车工程等领域至关重要。本章将介绍流体(通常是空气)与固体表面相互作用的基本原理。我们将讲解升力、阻力等气动力,以及飞机机翼和汽车外形的空气动力学设计。本章还将介绍低速和高速气流中的流动现象,以及如何通过优化外形来减小空气阻力并提高效率。 实验流体力学与计算流体力学(CFD): 为了更好地理解和预测流体行为,实验和数值模拟是不可或缺的工具。本章将介绍实验流体力学的方法,包括风洞试验、水槽试验以及各种测量技术。同时,我们将详细介绍计算流体力学(CFD)的原理,包括网格生成、控制方程离散化、数值求解算法以及后处理技术。本章还将展示如何结合实验和CFD来解决复杂的工程问题,并介绍CFD在实际工程设计中的应用案例。 本书力求通过系统性的理论阐述和丰富的工程实例,帮助读者建立起对流体力学的全面认知。无论是对流体力学感兴趣的学生,还是需要应用流体力学知识的工程师,都能从中获益。

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这是一本真正能够激发读者学习热情的书!我之前认为流体力学是一门纯粹的理论学科,但《工程流体力学》却让我看到了它与艺术和美学的结合。作者在讲解流体流动的美感时,比如层流和湍流的对比,以及漩涡的形成和演变,都用非常诗意的语言和精美的插图来描绘,让我不禁感叹流体运动本身就是一种自然之美。书中关于流体噪声的产生机制和控制方法的讨论,也让我对声学在工程中的应用有了新的认识。我特别喜欢关于水翼和旋翼叶片设计的部分,作者用精炼的语言解释了叶片形状和迎角如何影响流体的速度分布和压力梯度,从而产生升力。他还提到了变桨控制技术,这对于风力发电和直升机飞行至关重要。这本书的叙事方式非常吸引人,它不是简单地枯燥地罗列知识点,而是通过引人入胜的语言和丰富的案例,将流体力学的世界展现在读者面前。我感觉自己仿佛在与作者一起探索流体的奥秘,充满了发现的乐趣。

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作为一名准备进入工程领域的新人,《工程流体力学》这本书给了我一个非常扎实的基础。我之前对流体力学接触不多,总觉得它是一个难以逾越的学科。但这本书的语言风格非常亲切,作者就像一位经验丰富的朋友,耐心地引导我一步步走进流体力学的世界。他从最基础的流体性质(密度、粘度、表面张力)开始讲起,然后逐步过渡到流体静力学和流体动力学。让我印象深刻的是,书中对于“质量守恒”、“动量守恒”和“能量守恒”这三大守恒定律的讲解,作者用非常通俗易懂的方式阐释了它们在流体力学中的具体体现,并给出了大量的例题,让我能够通过练习来巩固和理解。特别是关于流体动力学方程组的推导,作者没有直接给出纳维-斯托克斯方程,而是通过对微分体积进行受力分析和动量分析,一步步引导读者得出这些基本方程,整个过程非常严谨且易于跟随。书中关于流动可视化技术的介绍也让我大开眼界,了解了粒子图像测速(PIV)和激光诱导荧光(LIF)等先进技术如何帮助我们“看见”流体的运动。这本书让我对流体力学产生了浓厚的兴趣,并且充满了信心去应对未来的学习和工作挑战。

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我必须得说,这本书的深度和广度都超出了我的预期。作为一名在工程领域摸爬滚打多年的从业者,我对流体力学相关的知识并不陌生,但《工程流体力学》这本书依然为我打开了新的视角。作者在处理一些经典问题时,展现出了非凡的洞察力。比如,在讨论粘性流动的边界层理论时,作者并没有止步于普朗特最初的数学模型,而是深入探讨了其局限性以及后续的修正和发展,并结合了湍流模型的发展历程,让读者能够更全面地理解湍流的复杂性。书中关于相似准则的讲解也让我茅塞顿开,通过量纲分析的方法,将复杂的物理现象简化为无量纲参数,从而实现不同尺度模型上的实验研究,这对于成本控制和效率提升有着至关重要的意义。我尤其欣赏作者在讲解过程中对“物理图像”的重视,他总能用生动的比喻和直观的图示来解释抽象的物理概念,例如将流体粒子想象成小球,通过分析它们受到的力来理解流体的运动。这种方式极大地帮助我克服了过去在理解某些复杂流动现象时遇到的困难。这本书的逻辑性也非常强,每一章都建立在前一章的基础上,层层递进,让学习过程更加顺畅。我感觉自己不仅在学习流体力学的知识,更是在学习一种解决工程问题的思维方式。

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这本书的内容深度和作者的专业性让我由衷钦佩。我是一名对流体力学研究充满热情的研究生,一直在寻找一本能够帮助我深入理解复杂流体现象的书籍。《工程流体力学》恰好满足了我的需求。作者在介绍一些前沿的流体力学理论和方法时,展现出了深厚的功底。例如,他对于计算流体力学(CFD)的讲解,不仅包括了有限差分法、有限体积法和有限元法等基本数值离散方法,还深入探讨了网格生成、边界条件设置、收敛性分析等关键问题,并结合了具体的算例,让我能够更好地理解CFD在实际工程问题中的应用。书中关于多孔介质中流动的章节也给我留下了深刻印象,作者详细分析了达西定律、非达西流动以及多孔介质的渗透率和阻力系数等概念,这对于石油工程、地下水模拟等领域的研究非常有帮助。此外,书中还涉及了表面张力和浸润性等微观流体现象,以及它们在微流控器件设计中的应用,这为我拓展研究方向提供了新的思路。

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这本书实在是太让我惊喜了!我一直对流体运动的奥秘充满好奇,但市面上的很多书籍要么过于理论化,要么讲解得过于浅显,总觉得抓不住核心。直到我翻开这本《工程流体力学》,我仿佛找到了失散多年的挚友。作者的讲解方式非常独特,他不是简单地罗列公式和定义,而是将复杂的概念分解成一个个易于理解的片段,然后巧妙地将它们串联起来。例如,在介绍伯努利方程时,他并没有直接给出那个经典的方程,而是通过一个生动的例子——水管中水流的速度变化——来引导读者逐步推导出方程的含义和应用。这种“循循善诱”的方式让我感觉自己不是在被动接受知识,而是在主动探索和学习。更让我印象深刻的是,书中穿插了大量的实际工程案例,从飞机翼型的设计到管道输送的效率优化,每一个案例都紧密联系着书中的理论知识,让抽象的概念变得触手可及。我特别喜欢书中关于水轮机和泵的设计原理部分的讲解,作者用图文并茂的方式展示了叶轮的形状如何影响流体的能量转换,这让我对这些看似普通的设备产生了全新的认识。而且,这本书的排版也十分舒适,字体大小适中,图表清晰明了,阅读起来一点也不费力。我几乎是迫不及待地想把里面的知识运用到我自己的项目中去,相信这本书一定会成为我工程学习路上的宝贵财富。

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这本书的实用性是我选择它的主要原因,而它也完全没有让我失望。作为一名即将毕业的工程专业学生,我非常渴望能够学习到那些能够直接应用于实际工程的知识。《工程流体力学》在这方面做得非常出色。书中不仅讲解了理论基础,更重要的是提供了大量的工程实践案例和计算方法。例如,在管道流动的章节,作者不仅详细介绍了层流和湍流的判断标准,还提供了多种计算管道压降和流量的方法,并给出了具体的计算表格和图表,方便读者直接套用。我对书中关于阀门和管件对流动阻力的影响分析尤为感兴趣,这对于优化管网设计、减少能量损失至关重要。作者还讨论了水锤现象的产生原因和防止措施,这在水利工程和市政工程中是不可忽视的问题。此外,书中关于泵和风机的选型原则、性能曲线分析以及故障诊断的章节,也为我未来的工作提供了宝贵的指导。这本书的知识体系非常完整,它能够帮助我从理论到实践,全面掌握流体力学在工程中的应用。

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坦白说,我一直对流体力学中的“湍流”概念感到头疼,但《工程流体力学》这本书的讲解让我豁然开朗。作者并没有回避湍流的复杂性,而是循序渐进地引导读者理解其本质。他从层流和湍流的区分开始,通过雷诺数等关键参数来解释流动状态的转变。然后,他深入介绍了各种湍流模型,包括雷诺平均 Navier-Stokes(RANS)方程、涡粘模型以及 LES 和 DNS 等更先进的方法,并且详细分析了它们的适用范围和优缺点。我尤其欣赏作者在讲解湍流模型时,不仅仅停留在数学公式层面,而是结合了大量的流场图和速度剖面图,帮助读者直观地理解湍流的脉动特性和能量耗散机制。书中关于边界层分离和再附的讨论,以及它们对物体表面压力的影响,也让我对航空航天和汽车工程中的空气动力学设计有了更深刻的认识。这本书的深度和广度让我觉得,它不仅仅是一本教材,更是一部关于流体力学研究发展历程的精彩记录。

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这本《工程流体力学》就像一本百科全书,涵盖了流体力学在各个工程领域中的广泛应用。我是一名对工程应用非常感兴趣的读者,这本书完美地满足了我的好奇心。作者在讲解各种工程问题时,都能够从流体力学的基本原理出发,然后深入分析具体的工程实践。例如,在讲解船舶的阻力计算时,他不仅介绍了摩擦阻力和形状阻力,还详细阐述了兴波阻力以及如何通过优化船体外形来减小阻力。书中关于水下航行器的设计也让我大开眼界,了解了浮力、推力和操纵力是如何相互作用的。此外,书中还涉及了气体动力学在火箭发动机和喷气式飞机中的应用,以及热传导和对流在换热器设计中的作用。我尤其欣赏作者在讲解过程中,对于不同工程领域之间交叉知识的运用,比如将流体力学与材料科学、热力学等学科相结合,从而提供更全面的解决方案。这本书极大地拓宽了我的知识视野,让我对工程流体力学的应用前景充满了期待。

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这是一本让我重新审视流体力学概念的书。我一直认为流体力学是一门枯燥的学科,充斥着大量的公式和方程,但《工程流体力学》彻底颠覆了我的看法。作者在解释一些关键概念时,运用了大量的类比和图示,例如他将流体剪切应力比作“流体内部的摩擦力”,将马赫数比作“物体运动速度与声速之比”,这些生动形象的比喻,极大地降低了理解难度。书中关于不可压缩流动和可压缩流动的区分,以及它们各自的特点,讲得非常透彻。我特别喜欢关于空气动力学应用的章节,作者详细介绍了翼型设计中的升力和阻力是如何产生的,以及如何通过改变翼型形状来优化飞行性能。此外,书中还涉及了空化现象的产生机制和防治方法,这对于水工结构和船舶设计都具有重要的参考价值。更让我惊叹的是,作者在讲解复杂问题时,能够将不同领域的知识融会贯通,比如在介绍管道流动时,他会结合传热学知识,讨论流体流动对传热效率的影响。这本书不仅提供知识,更重要的是培养了我对流体力学现象的直觉和洞察力。

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这本《工程流体力学》简直是我学习道路上的“及时雨”。我之前一直在为理解一些复杂的流体现象而苦恼,尤其是涉及到非牛顿流体和多相流的章节。这本书记载的讲解方式非常耐心,它不仅仅是告诉“是什么”,更重要的是解释了“为什么”和“如何”。作者在介绍非牛顿流体时,并没有回避其复杂的本构关系,而是通过详细的数学推导和实例分析,清晰地阐述了剪切增稠、剪切稀化等现象的物理本质,以及它们在实际工程中的应用,比如在石油开采和食品加工中的应用。对于多相流,作者更是花费了大量篇幅,从气液两相流到固液两相流,再到气液固三相流,系统地介绍了各种流型的特点、相间作用以及相应的数学模型,这对于我目前正在进行的化工过程模拟项目非常有指导意义。我特别喜欢书中关于两相流压降计算的章节,作者对比了多种经典的经验公式和理论模型,并分析了它们各自的适用范围和优缺点,这让我能够根据具体情况选择最合适的计算方法。这本书的参考文献也十分丰富,为我进一步深入研究提供了宝贵的线索。总而言之,这是一本既有深度又有广度,同时兼顾理论与实践的优秀教材。

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