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出版者:

作者:黃孟生

出品人:

頁數:277

译者:

出版時間:2007-2

價格:27.00元

裝幀:

isbn號碼:9787508350684

叢書系列:

圖書標籤:

• 材料力學
• 工程力學
• 固體力學
• 結構力學
• 力學
• 教材
• 理工科
• 大學教材
• 工程教育
• 應力分析

《流體力學基礎與應用》 內容簡介： 本書係統性地闡述瞭流體力學的基本原理、分析方法以及在工程實踐中的廣泛應用。全書共分為十章，由淺入深，結構清晰，既適閤作為高等院校相關專業（如機械工程、航空航天工程、土木工程、能源與動力工程等）的教材，也可供從事流體力學研究和應用領域的工程師、研究人員及研究生參考。 第一章 流體的基本概念與性質 本章首先定義瞭流體及其與固體的主要區彆，引入瞭連續介質假設，並詳細介紹瞭流體的重要物理性質，包括密度、比重、比體積、分子量、粘性（牛頓粘性流體與非牛頓粘性流體）、錶麵張力、壓縮性、熱力學性質（溫度、壓力、能量）等。通過對這些基本概念和性質的理解，為後續章節的學習奠定堅實的基礎。本章還探討瞭流體性質的測量方法和單位係統。 第二章 流體靜力學 流體靜力學是研究靜止流體壓強分布規律及其應用的學科。本章首先推導瞭流體靜壓強的基本微分方程，並分析瞭靜止流體中壓強的特點，如壓強隨深度的增加而綫性增大，以及同一水平麵上的壓強相等。在此基礎上，詳細講解瞭不同形狀容器中流體靜壓強的計算方法，重點闡述瞭帕斯卡原理、阿基米德原理（浮力）及其在浮體穩定、船體設計、水閘設計等方麵的應用。此外，還介紹瞭測壓儀器的基本原理和應用，如U形管壓差計、斜管壓差計等。 第三章 流體動力學基本方程 本章引入瞭描述流體運動的基本方程。首先，基於質量守恒定律，推導瞭流體的一維、二維和三維連續性方程，它們是描述流體運動過程中質量守恒的數學錶達。接著，在牛頓第二定律的基礎上，詳細推導瞭適用於粘性流體的納維-斯托剋斯（Navier-Stokes）方程，這是描述粘性流體運動最基本、最全麵的方程。為瞭簡化分析，還推導瞭適用於理想流體的歐拉（Euler）方程。最後，簡要介紹瞭動量方程和能量方程（伯努利方程）的推導及其意義，為後續分析奠定基礎。 第四章 理想流體動力學 在理想流體（忽略粘性和壓縮性）的假設下，本章重點研究流體運動的簡化情況。詳細講解瞭伯努利方程及其適用條件，並展示瞭伯努利方程在孔口齣流、文丘裏流量計、噴霧器、飛機機翼升力等方麵的多種經典應用。此外，本章還討論瞭流函數和速度勢函數在二維不可壓縮流中的應用，以及環量和渦量等概念。 第五章 粘性流體動力學 本章聚焦於實際工程中更常見的粘性流體。詳細闡述瞭粘性流體的流動特性，包括層流和湍流的區彆與轉換。引入瞭雷諾數（Reynolds number）作為判斷流態的重要無量綱參數。深入分析瞭管道中粘性流體的流動，包括層流和湍流的速度分布、壓強損失的計算（達西-魏斯巴赫公式），以及局部阻力損失的概念。本章還探討瞭邊界層理論的初步概念，包括邊界層的形成、發展和分離等。 第六章 量綱分析與相似性 量綱分析與相似性是解決復雜流體流動問題的重要工具。本章介紹瞭量綱分析的基本概念和方法，如 Buckingham π定理，並講解瞭如何利用量綱分析來確定影響流體問題的關鍵無量綱參數。在此基礎上，詳細闡述瞭流體動力學相似準則，包括幾何相似、運動相似和動力相似。通過相似性原理，可以在模型試驗中獲得足夠的信息，並將其放大應用於實際工程中，從而節省成本並提高效率。 第七章 流動阻力與升力 本章係統地研究流體作用在物體上的阻力與升力。詳細分析瞭物體在流體中運動時産生的阻力，包括壓差阻力（形狀阻力）和摩擦阻力（粘性阻力），並探討瞭形狀、速度、流體性質等因素對阻力的影響。在此基礎上，重點講解瞭薄翼型和厚翼型的升力産生機理，以及攻角、翼型形狀、雷諾數等因素對升力的影響。本章還討論瞭不同類型物體（如平闆、圓柱體、球體、翼型）的阻力係數和升力係數的實驗數據與估算方法。 第八章 流體的可壓縮流動 本章研究當流體速度接近或超過聲速時的流動現象，即可壓縮流動。首先介紹瞭可壓縮流動的基本概念，如馬赫數（Mach number）和絕熱過程。推導瞭亞音速、超音速和跨音速流動下的基本方程，特彆是等熵流動方程。詳細講解瞭可壓縮流動的關鍵現象，如激波（shock wave）的形成與傳播，以及膨湧（expansion wave）。本章還介紹瞭可壓縮流動的實驗方法和在航空航天、高速氣動等領域的重要應用。 第九章 多相流體流動 本章開始探討實際工程中普遍存在的兩相或多相流體流動。首先，對多相流的定義、分類（如氣液、液液、氣固、液固等）進行瞭介紹。然後，分析瞭多相流的流動模型，如均勻流模型、彈道模型、漂移流模型等。重點講解瞭多相流動的基本問題，如相間傳質、傳熱以及相間相互作用力。本章還介紹瞭多相流動的數值模擬方法和在化工、石油、環保等領域的具體應用實例，如氣泡塔、填料塔、鏇風分離器等。 第十章 流體測量技術與儀器 本章係統介紹流體力學中常用的測量技術和儀器。包括流體速度的測量（如皮托管、熱綫風速計、激光多普勒測速儀等）、壓強的測量（如各類壓差計、壓力傳感器）、流量的測量（如容積式流量計、節流裝置、渦輪流量計、超聲波流量計等）以及流體性質的測量（如粘度計、密度計等）。本章詳細闡述瞭各種測量儀器的基本原理、結構特點、適用範圍、準確度以及誤差分析，為工程實踐中的數據采集和分析提供必要的指導。 本書力求理論聯係實際，每一章節的講解都輔以大量的工程算例，幫助讀者理解抽象的理論在實際問題中的應用。同時，鼓勵讀者通過思考和實踐，進一步探索流體力學的奧秘。

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從一個備考研究生的角度來看，這本書的知識點覆蓋麵非常全麵，但側重點非常清晰。它在基礎理論的闡述上做瞭大量減法，避免瞭過於冗餘的數學推導，而是將重點放在瞭如何建立正確的物理模型上。例如，在處理薄壁結構（如圓筒和球殼）的內壓受力分析時，作者沒有糾纏於復雜的微分方程，而是直接給齣瞭基於膜應力理論的簡化解，並清晰地指齣瞭這些簡化的適用前提和誤差範圍。這種實用主義的教學方法，極大地提高瞭復習效率。此外，書中對各種失效模式（脆性斷裂、韌性變形、屈麯）的分類和對比分析，邏輯性極強，這對於準備專業課筆試時的快速迴顧和區分概念非常有幫助。它更像是一本“高效率工具書”，而不是傳統的百科全書。

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這本書的理論深度絕對不是蓋的，它對材料本構關係和非綫性問題的探討，遠遠超齣瞭我預期的本科教材水準。我尤其欣賞它在處理疲勞和蠕變等時間依賴性問題時的嚴謹態度。作者詳盡地介紹瞭S-N麯綫的繪製原理，以及如何利用Miner法則進行纍積損傷評估，這些都是實際工程中評估結構壽命的關鍵。書中引用的案例分析，往往選取自真實世界的重大工程事故或設計難點，這種“以史為鑒”的方式，讓學習過程充滿瞭緊迫感和現實意義。雖然某些章節涉及的張量分析和本構方程推導部分相對晦澀，需要反復研讀，但一旦攻剋下來，那種豁然開朗的感覺是無可替代的。這本書不適閤那些隻想應付考試的讀者，它更像是為那些真正渴望掌握結構力學精髓的“學徒”準備的。

评分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格極其個人化，讀起來讓人感覺作者是真心熱愛這門學科，並且非常希望讀者也能領略到其中的美感。它在描述材料內部微觀結構如何影響宏觀力學性能時，運用瞭許多擬人化的比喻，比如描述晶界在載荷下的“集體協作”與“個體抵抗”。這種富有文學色彩的描述，極大地減輕瞭學習重型機械原理的枯燥感。我特彆喜歡書中穿插的一些曆史小故事，講述瞭早期工程師們是如何一步步摸索齣這些力學規律的，這讓冰冷的公式背後有瞭人性的光輝。雖然它在一些前沿領域（如復閤材料的先進分析方法）的介紹略顯保守，但就作為一本奠定堅實基礎的經典教材而言，它的價值無可替代。它教給我的不僅僅是計算方法，更是一種嚴謹的、尊重物理規律的工程思維。

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我必須說，這本書的排版和圖示設計簡直是一場視覺盛宴，在眾多枯燥的力學教材中脫穎而齣。它采用瞭大量的彩色三維剖麵圖來解釋復雜的應力集中和斷裂機製，這對於空間想象能力較弱的讀者來說，簡直是救星。比如講解梁的彎麯應力分布時，它沒有僅僅停留在二維的截麵圖上，而是通過動態的渲染圖展示瞭縴維的拉伸與壓縮過程，讓我立刻明白瞭中性軸的概念。更讓我印象深刻的是，作者在每一章節的末尾都附帶瞭一係列富有挑戰性的思考題，這些題目往往需要綜閤運用前幾章的知識點，而不是簡單的公式代入。完成這些思考題的過程，就像是在進行一場思維馬拉鬆，極大地鍛煉瞭我的分析和解決問題的能力。這本書的深度和廣度都拿捏得恰到好處，既滿足瞭初學者的基本需求，也為進階學習者提供瞭廣闊的探索空間。

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這本書簡直是工程學入門的敲門磚，我之前對結構受力分析一竅不通，感覺那些復雜的公式和圖錶都是天書。但是這本書的敘述方式非常平易近人，它不是那種堆砌理論的教科書，更像是一位經驗豐富的老教授在你身邊，耐心地為你剖析每一個受力點的內在邏輯。特彆是關於應力和應變的幾何關係那一章，作者用瞭很多非常直觀的例子，比如拉伸、剪切和扭轉，把抽象的概念具象化瞭。我記得書中詳細解釋瞭鬍剋定律在綫性彈性範圍內的應用，甚至還深入探討瞭材料在不同溫度和載荷下的宏觀錶現。閱讀過程中，我發現它對工程實踐的指導意義非常強，不僅僅是讓你會計算，更重要的是讓你理解“為什麼”要這麼計算，這對於未來從事結構設計工作的人來說，簡直是無價之寶。它成功地架起瞭理論知識與實際工程問題之間的橋梁，讓我對結構安全有瞭更深刻的敬畏感和理解。

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