Measurement in Fluid Mechanics

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出版者:Cambridge Univ Pr
作者:Tavoularis, Stavros
出品人:
页数:370
译者:
出版时间:2005-10
价格:$ 127.69
装帧:HRD
isbn号码:9780521815185
丛书系列:
图书标签:
  • 流体力学
  • 测量技术
  • 实验流体力学
  • 流体测量
  • 传感器
  • 数据采集
  • 流体特性
  • 工程流体力学
  • 流体动力学
  • 传热学
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具体描述

Measurement in Fluid Mechanics is an introductory general reference in experimental fluid mechanics, describing both classical and more modern methods for flow visualization and for measuring flow rate, pressure, velocity, temperature, concentration, and wall shear stress. Particularly suitable as a textbook for graduate and advanced undergraduate courses, Measurement in Fluid Mechanics is also a valuable tool for practising engineers and applied scientists. This book is written by a single author, in a consistent and straightforward style, with plenty of clear illustrations, an extensive bibliography, and over 100 suggested exercises. Measurement in Fluid Mechanics also features extensive background materials in system response, measurement uncertainty, signal analysis, optics, fluid mechanical apparatus, and laboratory practices, which shield the reader from having to consult with a large number of primary references. Whether for instructional or reference purposes, this book is a valuable tool for the study of fluid mechanics.

好的,下面是为您构思的一份图书简介,主题聚焦于流体力学中的先进测量技术,但不包含您提到的特定书名《Measurement in Fluid Mechanics》的内容,而是侧重于该领域的其他重要方面和前沿进展。 --- 《流体动力学前沿:先进测量与数值模拟的融合》 一本深度剖析现代流体力学实验与计算交叉领域的权威著作 内容概述 在当今科学与工程领域,对流体运动的精确理解与量化已成为航空航天、能源转换、生物医学工程乃至环境科学等诸多学科的核心挑战。本书《流体动力学前沿:先进测量与数值模拟的融合》并非对传统流体力学测量技术的简单回顾,而是聚焦于跨学科融合、数据驱动决策以及下一代实验-计算一体化平台的前沿探索。 本书旨在为高等院校的研究生、工业研发工程师以及对复杂流场诊断有迫切需求的科研人员,提供一套从基本原理到尖端应用的完整知识体系。我们坚信,未来的流体力学突破将诞生于实验数据的精细化获取与高性能计算模型的深度耦合之中。 第一部分:基础理论的深化与新范式的建立 本部分首先对流体力学测量的不确定性量化和信息论基础进行了深入探讨,超越了传统的误差分析方法。 第一章:统计流体力学与信息熵 本章探讨了如何利用信息论工具(如香农熵、互信息)来评估复杂湍流结构中有效信息量的提取效率。重点讨论了如何设计实验采集策略,以最小化信息冗余并最大化对物理本质的洞察力。引入了基于信息熵的流场特征提取方法,用以区分不同尺度的涡结构。 第二章:时空分辨率的极限与挑战 讨论了在高速、微尺度流体系统中,时间分辨能力与空间分辨率之间的内在矛盾。引入了“多尺度同步测量”的概念,探讨了如何利用先进的光学系统和高频传感器阵列,在非均匀尺度下实现对流场演化的实时、全场(Full-Field)捕捉。详细分析了诸如“布雷克极限”(Breithaupt Limit)等在高速数据采集中的实际应用与局限性。 第二部分:无接触式高精度光学诊断技术 光学测量技术一直是流体力学研究的支柱。本书将重点放在那些推动了当前测量精度和应用范围的革新性技术上。 第三章:相干光学技术的新发展 深入剖析了基于激光的多普勒技术(如高分辨率PTV、LIF)的最新进展。重点关注时间解析颗粒图像测速(Time-Resolved PIV)系统的硬件优化与算法迭代,特别是针对非均匀密度和高梯度流场的“体素追踪”算法。同时,详细介绍了全息干涉测量在三维温度和折射率场重构中的应用,尤其是在热边界层和密度驱动流中的精确量化。 第四章:光谱诊断与化学反应流场 本章聚焦于流体与物质相互作用的测量。详尽阐述了受激拉曼散射(SRS)和背散射增强荧光(SB-LIF)技术在燃烧和化学反应流中的应用。讨论了如何通过这些光谱技术,实时测量组分浓度、温度分布,乃至分子间的非平衡态分布函数,为化学反应动力学提供直接的实验证据。 第五章:超快光学成像与瞬态现象捕获 针对超音速、微重力或冲击波等瞬态现象,本书介绍了辛(Kerr)效应成像和飞秒脉冲激光成像的应用。重点在于如何利用这些技术捕获皮秒乃至纳秒量级的时间尺度上的流场演变,以及如何同步不同时间点的数据以构建高保真度的四维(3D+Time)流场模型。 第三部分:高保真数值模拟与实验数据的融合 实验测量与计算流体力学(CFD)的有效结合是现代科学研究的必然趋势。本部分的核心在于如何利用实验数据来校准、修正和驱动复杂的数值模型。 第六章:数据同化与模型修正 详细介绍了卡尔曼滤波(Kalman Filtering)和伴随方法(Adjoint Methods)在流体力学中的应用。讨论了如何将高密度、高精度的实验测量数据(如压力探针阵列或全场速度图)实时或后处理地融入到RANS、LES乃至DNS模型中,以系统性地降低模型偏差。重点案例分析了如何利用实验数据对湍流模型(如SST、$omega$-SST)的壁面函数进行参数优化。 第七章:混合RANS/LES与“可信度”评估 探讨了如何利用先进测量技术验证和指导混合雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)/大涡模拟(LES)的网格收敛性和物理模型的合理性。引入了“实验验证度”(Experimental Validation Index, EVI)的概念,为科研人员提供一个量化评估模拟结果“可信度”的框架。 第四部分:面向工程应用的先进传感器与系统集成 本部分关注于如何在严苛的工程环境下部署和运行复杂的测量系统。 第八章:微机电系统(MEMS)传感器阵列 重点介绍新一代压阻式和电化学MEMS传感器在复杂结构表面的集成。讨论了如何设计高密度、低干扰的传感器阵列,用于测量复杂的壁面剪切应力分布,尤其是在涡流分离区和再附着区域的精确量化。 第九章:高维数据可视化与人机交互 随着测量数据量的爆炸式增长,有效的信息呈现至关重要。本章探讨了虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术在流场数据可视化中的应用。研究如何通过沉浸式环境,让研究人员能够直观地“探索”高维度的流场数据集,快速识别关键的物理现象和潜在的测量异常点。 结论与展望 本书最后总结了未来十年流体力学测量领域的发展方向,包括量子传感器的应用前景、面向“数字孪生”的实时诊断系统构建,以及人工智能在数据处理和模型构建中的决定性作用。 --- 目标读者群体: 流体力学、航空航天工程、机械工程、化学工程等领域的研究生及博士后研究人员。 从事高性能计算、传感器技术和光学工程的工业研发工程师。 希望将前沿实验技术应用于复杂工程问题(如涡流、燃烧、微流体)的科学家。 本书的独特价值: 本书的价值在于其对“实验与计算深度融合”这一核心主题的系统性阐述,它不局限于介绍单一技术,而是构建了一个从基础理论到尖端工程应用的完整知识链条,强调了跨学科工具(如信息论、机器学习)在解析复杂流体行为中的关键作用。读者将获得的不只是“如何测量”的知识,更是“如何通过测量实现科学突破”的战略视野。

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