Hydraulics of Stepped Chutes and Spillways pdf epub mobi txt 電子書下載在線閱讀 2026

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出版者:CRC Press

作者:Hubert Chanson

出品人:

頁數:350

译者:

出版時間:2002-2-15

價格:USD 189.95

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9789058093523

叢書系列:

圖書標籤:

11
Hydraulics
Stepped Chutes
Spillways
Hydraulic Engineering
Civil Engineering
Fluid Mechanics
Water Resources
Concrete Structures
Energy Dissipation
Hydrological Design

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具體描述

The stepped channel design has been used for more than 3500 years. Recent advances in technology (e.g. RCC, polymer-coated gabion wire) have triggered a regain in interest for the stepped design, although much expertise had been lost in the past 80 years. The steps increase significantly the rate of energy dissipation taking place along the chute and reduce the size of the required downstream energy dissipation basin. Stepped cascades are used also in water treatment plants to enhance the air-water transfer of atmospheric gases (e.g. oxygen, nitrogen) and of volatile organic components (VOC). This book presents the state of the art in stepped chute hydraulics. Results from more than forty five laboratory studies and four prototype investigations were re-analyzed and compared. The book provides a new understanding of stepped channel hydraulics, and it is aimed at both the research and professional community.

好的，這是一份關於《流體力學基礎與應用》的圖書簡介，內容涵蓋瞭流體力學核心概念、分析方法以及工程實踐中的關鍵應用，旨在為讀者提供全麵而深入的理解。 --- 《流體力學基礎與應用》圖書簡介圖書名稱：流體力學基礎與應用 (Fluid Mechanics: Principles and Applications) 作者團隊：[虛構作者團隊名稱] 齣版社：[虛構齣版社名稱] --- 導言：現代工程的基石流體力學是連接理論物理與實際工程應用的核心學科之一。從宏觀的氣象模式到微觀的生物流體動力學，從驅動全球經濟的管道係統到保障城市安全的防洪工程，流體（液體與氣體）的運動規律無處不在。本書《流體力學基礎與應用》緻力於構建一個嚴謹、係統且麵嚮實際的知識框架，幫助工程技術人員和高年級學生深刻理解流體靜力學、流體運動學以及流體動力學背後的物理機製與數學描述。本書的結構設計充分考慮瞭學習的邏輯遞進性：從最基本的概念定義齣發，逐步過渡到復雜的控製方程求解，最終聚焦於工程中常見且關鍵的實際問題。我們不僅強調對經典理論的掌握，更注重培養讀者運用這些理論解決復雜工程挑戰的能力。第一部分：流體力學基礎與控製方程本部分是全書的理論核心，為後續的應用分析奠定堅實基礎。第 1 章：流體的本構特性與流場描述本章詳細介紹瞭流體的定義、分類（如牛頓流體與非牛頓流體），以及描述流體性質的關鍵參數，包括密度、比重、粘度（絕對粘度和運動粘度）和錶麵張力。在此基礎上，我們引入流場的基本描述工具：拉格朗日描述（跟隨質點）與歐拉描述（空間固定點）。重點闡述瞭描述流體運動的速度場、加速度場，以及流場中的標量場（如溫度和濃度）和矢量場（如應力場）的概念。第 2 章：流體靜力學流體靜力學是理解流體在平衡狀態下行為的基礎。本章從基本壓力定義齣發，推導齣靜水壓強分布定律，即壓強隨深度綫性增加的原理。內容包括：測壓元件（如皮托管、壓力計）的工作原理，側重於U型管壓力計和斜管壓力計的精確讀數計算。此外，還深入分析瞭作用在平麵和麯麵上的靜水總壓力的計算方法，包括壓力作用點（閤力作用點）的確定，這對於設計儲水罐和閘門至關重要。第 3 章：流體運動學：控製方程的導齣本章是連接靜力學和動力學的關鍵橋梁。我們側重於描述流體運動的幾何特性，如流綫的（Streamline）、跡綫（Pathline）和時間綫（Streakline）的區彆與聯係。核心內容是對流體運動的連續性方程的推導。通過對流體微團進行質量守恒分析，係統地闡述瞭定常流、不可壓縮流以及三維流體運動下的連續性方程的具體形式。第 4 章：流體動力學：動量與能量守恒本章引入描述流體運動的動力學基礎——牛頓第二定律在流體中的應用。我們推導並詳述瞭歐拉方程（Euler Equation）和納維-斯托剋斯方程（Navier-Stokes Equations, N-S方程）。對於粘性流體，N-S方程是描述所有流體運動的終極方程。同時，本章也將介紹流體動力學的另一個重要支柱——伯努利方程（Bernoulli’s Equation）的適用條件、限製以及修正形式（考慮能量損失），並通過實例展示其在流量測量和氣動平衡中的應用。第二部分：相似性、量綱分析與流動模型在工程實踐中，直接進行大規模實驗成本高昂且耗時。本部分著重於如何利用物理定律的內在規律性，通過模型實驗預測原型係統的行為。第 5 章：量綱分析與相似性原理本章係統介紹瞭量綱分析的理論基礎，包括π定理（Buckingham $pi$ Theorem）的應用。讀者將學習如何將復雜的物理問題簡化為無量綱參數的組閤。重點討論瞭關鍵的無量綱數，如雷諾數（Reynolds Number, Re）、弗勞德數（Froud Number, Fr）、韋伯數（Weber Number, We）、歐拉數（Euler Number）和馬赫數（Mach Number, Ma）的物理意義及其在不同工程領域中的主導地位。第 6 章：粘性流的分析：邊界層理論簡介對於實際工程問題，粘性效應是不可忽視的。本章介紹瞭邊界層理論的起源，解釋瞭何為邊界層、其厚度的概念及其重要性。內容涵蓋瞭普朗特推導的邊界層方程，以及動量積分法在預測邊界層發展和分離點方麵的應用。對平闆上的摩擦阻力係數的計算方法進行瞭詳細的介紹。第三部分：工程中的典型流動與應用本部分將理論知識應用於工程實踐中最常見的幾種流動場景，強調計算和設計方法。第 7 章：內部流：管道流動分析內部流是水利、石化和暖通空調等領域的核心內容。本章深入分析瞭管道中的定常、完全發展流。重點討論瞭沿程摩擦損失（Darcy-Weisbach公式）和局部水頭損失的計算。詳細解析瞭摩阻係數（Fanning/Darcy Friction Factor）的確定，包括層流（Hagen-Poiseuille定律）與湍流（光滑管道與粗糙管道中的Colebrook-White方程）的精確求解。此外，還涵蓋瞭管道係統的串聯與並聯組閤問題。第 8 章：外部流：阻力與升力本章關注流體繞過物體時的流動現象，特彆是在航空航天和船舶工程中的應用。詳細分析瞭物體錶麵的壓差阻力和摩擦阻力的構成。針對不同形狀（如圓柱體、翼型），討論瞭臨界雷諾數、尾流特性以及流體分離現象。升力的産生機製，特彆是翼型（Airfoil）的升力係數和阻力係數的計算方法，也將作為重點進行闡述。第 9 章：開放水麵流：均勻流與漸變流此部分專注於水利工程中的關鍵問題——開放渠道流動。講解瞭曼寜公式（Manning’s Formula）的應用，以及均勻流（Channeled Uniform Flow）的計算。重點深入探討瞭臨界流的概念、臨界深度的確定，以及水躍（Hydraulic Jump）的發生條件、位置確定及其能量消散特性，這是設計溢洪道和渠道消能工的關鍵。第 10 章：流動測量與實驗技術最後，本章總結瞭流體力學實驗中常用的測量方法。涵蓋瞭壓力測量（靜壓與動壓）、速度測量技術（如皮托管、熱綫風速儀、粒子圖像測速PIV），以及流量測量技術（如孔闆、文丘裏管和堰）。強調瞭實驗數據的處理、誤差分析以及與理論模型的對比方法。結論：麵嚮未來的流體力學《流體力學基礎與應用》不僅是一本教科書，更是一本麵嚮現代工程挑戰的工具書。通過對經典理論的係統梳理和對現代工程問題的深入剖析，本書旨在培養讀者獨立分析和解決復雜流體問題的能力，為後續更專業化的流體力學分支（如計算流體力學CFD、可壓縮流、湍流模型）的學習打下堅實且無可動搖的基礎。掌握這些原理，是應對能源、環境、交通和生物醫學等領域前沿技術發展的必備素養。