具体描述
电机与拖动，ISBN：9787040225662，作者：唐介
精品工程技术丛书：流体力学基础与应用 作者：张文华，李明德 出版社：机械工业出版社 ISBN：978-7-111-60123-4 --- 内容简介 《流体力学基础与应用》是一本系统、深入介绍流体运动规律、基本理论及其在工程实践中广泛应用的专业教材与参考书。本书旨在为土木工程、化学工程、航空航天、能源动力、环境科学等相关专业的本科生、研究生以及从事工程设计、研发和技术管理工作的工程师提供坚实的理论基础和实用的技术指导。 本书严格遵循科学的逻辑结构，从宏观现象到微观机理，层层递进，内容涵盖了流体力学领域的经典理论和前沿进展。全书共分为三大部分，十五章，内容详实，配图精美，力求使复杂的流体现象变得直观易懂。 --- 第一部分：流体力学基础理论（第1章至第5章） 本部分是全书的理论基石，重点阐述流体物质的本构关系、运动描述方法以及控制这些运动的基本物理定律。 第1章 流体的基本概念与性质： 本章首先定义了流体（液体和气体）的物理属性，如密度、比重、粘度（牛顿流体与非牛顿流体）、表面张力以及压缩性。详细讨论了流体静力学的基本原理，包括压力、压强随深度的变化规律、帕斯卡定律以及流体静力学基本方程。特别强调了浮力、阿基米德原理在工程结构设计中的应用，例如船舶稳定性和水工结构受力分析。 第2章 流体运动学： 本章聚焦于流体的运动描述，引入了拉格朗日观点（质点描述）与欧拉观点（空间点描述）的相互转化。详细讲解了流线、迹线、时间线和脉线等概念，并给出其数学表达形式。对于速度场、加速度场的分析，重点讨论了流体运动的可视化方法，为后续动量分析打下基础。 第3章 流体运动控制方程（一）：守恒定律 本章是流体力学的核心，基于物理学基本守恒定律导出流体运动的连续性方程。详细推导了三维、笛卡尔坐标系下的连续性方程，并讨论了在不同工况（如定常流、不可压缩流）下的简化形式。本章强调了质量守恒在所有流体系统分析中的不可替代性。 第4章 流体运动控制方程（二）：动量方程 本章基于牛顿第二定律，推导出纳维-斯托克斯（Navier-Stokes, N-S）方程，这是描述粘性流体运动的根本方程。详细分析了方程中惯性力、压力梯度力、粘性力与外力项的物理意义。对于无粘流体，则导出欧拉方程，并进而讨论了无粘、无旋流动的伯努利方程，通过大量实例演示伯努利方程在管道流量测量（如文丘里管）中的应用。 第5章 流体运动控制方程（三）：能量方程与本构关系 本章探讨了流体热力学特性，推导了流体运动的能量守恒方程，考虑了热传导、粘性耗散以及热力学功。重点讨论了牛顿粘性定律，并首次引入了流体本构方程的概念，为处理复杂流体（如高分子材料或悬浮液）提供了理论入口。 --- 第二部分：典型流动分析（第6章至第10章） 本部分将理论知识应用于分析几种重要的、具有代表性的流动问题，涵盖了从理想流动到湍流的复杂现象。 第6章 粘性流动的特征与分析： 本章引入了雷诺数（Reynolds Number, Re）这一最重要的无量纲参数，用以区分层流和湍流。深入分析了边界层理论，阐述了边界层内部速度梯度对阻力的影响。详细分析了平板上的粘性流，包括阻力计算和边界层分离现象。 第7章 管道内流动： 本章专注于工程中最常见的内部流动问题。详细分析了圆管内的层流（泊肃叶流），包括速度分布和压降计算。对于湍流，引入工业上常用的沿程摩阻系数图（Moody图），解释了相对粗糙度对摩擦阻力的影响，并讲解了局部阻力的计算方法。本章内容对给排水、石油化工管道设计至关重要。 第8章 明渠均匀流动： 本章专门针对水利工程和环境工程中开敞水体流动问题。详细讨论了曼宁公式的应用，分析了临界流、缓坡流和急流等不同水深状态。重点研究了水面变化曲线（如水面回缩、水面跌落）的求解方法，并探讨了堰流和泄洪道的特性。 第9章 流动相似与量纲分析： 本章是联系理论与实验的关键桥梁。系统介绍π定理，教授如何通过量纲分析法筛选出控制流动现象的关键无量纲参数。通过大量工程案例（如水轮机模型试验、风洞试验）演示物理相似和几何相似的条件，指导工程师如何有效地利用模型试验结果推算原型性能。 第10章 外部流场与阻力： 本章研究物体绕流问题。深入分析了流体绕流物体（如翼型、球体、圆柱）产生的阻力（摩擦阻力和压差阻力）与升力的机理。详细解释了流态转变与分离对阻力的巨大影响（例如“阻力突降”现象），为汽车、飞机、建筑结构设计提供空气动力学基础。 --- 第三部分：工程应用与前沿（第11章至第15章） 本部分将前两部分的理论应用于更复杂的实际工程场景，并引入现代流体力学分析方法。 第11章 旋转流体与涡轮机械基础： 本章探讨了具有角动量和旋转的流动问题，如泵、风机和水轮机的工作原理。重点介绍环量定理，分析了流体在叶轮中的流动特性，如叶轮入口和出口的绝对速度与相对速度的关系，并初步接触了欧拉涡轮机械方程。 第12章 多相流与非牛顿流体： 随着材料科学的发展，处理多相流（气-液、固-液）和非牛顿流体的需求日益增加。本章介绍了气泡、液滴和悬浮颗粒的运动规律。对于剪切稀化流体、胀力流体等，详细分析其特有的应力-应变关系，并讨论了浆体输送中的能量损失计算。 第13章 可压缩流体基础： 本章概述了当流速接近或超过音速时，流体性质发生显著变化的问题。引入马赫数，重点讨论了等熵流动的基本关系，并详细解析了激波的形成、特性以及其对流场的影响，这对于高超声速飞行器设计具有指导意义。 第14章 湍流模型与计算流体力学（CFD）导论： 本章面向现代工程分析趋势。对湍流的统计特性进行概述，介绍雷诺平均N-S方程（RANS）。随后，系统地介绍了当前主流的湍流模型（如$k-epsilon$模型、$k-omega$模型）的物理思想。最后，简要介绍了计算流体力学（CFD）的基本流程、网格划分、求解器选择以及后处理，为读者进一步学习专业软件应用打下理论基础。 第15章 流体测量技术： 本章介绍现代流体力学实验中常用的先进测量技术，包括皮托管测量、压力传感器技术，以及高分辨率的粒子图像测速（PIV）和激光多普勒测速（LDV）等非接触式测量手段的工作原理和数据处理方法，强调了实验验证在工程决策中的作用。 --- 本书特色 1. 理论与实践紧密结合： 每章均配有丰富的工程实例分析，如水坝泄洪洞设计、化工过程中的泵选型、飞机外形阻力优化等。 2. 推导严谨，图文并茂： 所有核心公式均给出详细的数学推导过程，辅以大量的二维、三维物理图像和示意图，增强直观理解。 3. 兼顾广度与深度： 覆盖了经典流体力学的所有核心内容，同时引入了边界层、湍流和CFD等现代工程分析的必备知识。 4. 适用面广： 不仅适用于机械、化工等传统领域，也为航空、能源等新兴交叉学科提供了必要的流体力学工具箱。 本书是流体力学领域一套不可多得的，兼具学术严谨性与工程实用性的权威参考著作。
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