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出版者:

作者:周玉豐 編

出品人:

頁數:367

译者:

出版時間:2008-4

價格:33.00元

裝幀:

isbn號碼:9787111232094

叢書系列:

圖書標籤:

• 機械設計
• 機械工程
• 工程基礎
• 機械原理
• 設計基礎
• 機械製圖
• CAD
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• AutoCAD
• 製造業

《流體力學與水利工程學：從理論到實踐的深度探索》 圖書簡介 本書旨在為工程技術人員、高等院校師生以及相關領域的研究人員提供一部全麵、深入且極具實踐指導意義的流體力學與水利工程學綜閤性著作。它不僅係統梳理瞭流體力學的基礎理論，更將其與復雜多變的水利工程應用場景緊密結閤，構建起一座理論與實踐之間堅實的橋梁。全書內容結構嚴謹，邏輯清晰，力求在涵蓋經典理論的同時，融入最新的工程技術進展和案例分析。 第一部分：流體力學基礎與計算方法 (Fundamentals of Fluid Mechanics and Computational Methods) 本部分聚焦於流體力學的核心原理，為後續的水利工程應用奠定堅實的理論基礎。 第一章：流體靜力學與基本概念 詳細闡述瞭流體的基本性質，包括密度、比重、粘度、錶麵張力等。深入解析瞭靜止流體中的壓力分布規律，包括帕斯卡定律、液柱測壓原理及測壓儀錶（如皮托管、壓力傳感器）的工作原理。特彆探討瞭麯麵上的靜水總壓力和閤力矩的計算方法，這在水工結構設計，如閘門、擋土牆的受力分析中至關重要。 第二章：流體運動學與本構方程 本章著重於描述流體的運動狀態，引入瞭流綫、跡綫和等值綫等概念，並區分瞭物質導數與時間導數。對流體運動的描述從拉格朗日觀點過渡到歐拉觀點。詳細推導瞭連續性方程（質量守恒）在不同坐標係下的形式，並引入瞭速度勢函數和流函數，為無鏇流和二維定常流的分析提供瞭數學工具。 第三章：流體動力學與控製方程 這是本書的核心理論部分。完整推導瞭納維-斯托剋斯（Navier-Stokes）方程，這是描述粘性流體運動的基本偏微分方程。隨後，推導瞭伯努利方程，並深入討論瞭其適用條件、能量損失項的物理意義及其對實際工程的指導作用。此外，係統介紹瞭雷諾輸運定理，並闡釋瞭其在動量、能量、質量守恒等問題求解中的重要性。 第四章：相似理論與量綱分析 本章強調瞭實驗研究在工程中的作用。深入講解瞭物理相似和幾何相似的概念，詳細闡述瞭雷諾數、弗勞德數、歐拉數等關鍵無量綱參數的物理意義及其在水利模型試驗中的應用。通過量綱分析法（如Buckingham $pi$ 定理），指導讀者如何從復雜的物理問題中提取齣主要的控製變量關係，這對於優化實驗設計和初步評估工程規模具有極高的價值。 第五章：粘性流與邊界層理論 針對實際流動中不可避免的摩擦和能量耗散，本章深入探討瞭層流和湍流的特性。詳細分析瞭管道中的流動，包括沿程水頭損失和局部水頭損失的計算（達西-魏斯巴赫公式及修正）。邊界層理論部分，介紹瞭普朗特邊界層概念，以及動量積分法在估算邊界層發展過程中的應用，並區分瞭摩擦阻力與壓差阻力。 第六章：計算流體力學（CFD）基礎 本章將理論分析與現代數值方法相結閤。簡要介紹瞭CFD的基本流程，包括離散化、求解器選擇。重點講解瞭有限體積法在流體控製方程離散化中的應用，並對比瞭不同湍流模型（如 $k-epsilon$ 模型、$k-omega$ 模型）在水利工程流動模擬中的優劣，為讀者利用專業軟件進行復雜水力結構優化設計打下基礎。 --- 第二部分：水力與水工結構分析 (Hydraulic Analysis and Hydraulic Structures) 本部分將前述流體力學理論直接應用於典型水利工程問題的分析與設計。 第七章：明渠恒定流理論 本章專注於非承壓流體的運動分析。詳細闡述瞭均勻流、緩變明渠流的基本特性。對曼寜公式和謝纔公式進行瞭深入的對比與應用分析。重點講解瞭臨界流、超臨界流和亞臨界流的判彆及其水麵麯綫的求解方法，特彆是對急流和緩流的過渡區（如堰口、跌水後）的水麵變化進行瞭詳盡的數學描述和工程實例分析。 第八章：明渠非恒定流與水波理論 針對洪水演進、潰壩、水庫調度等瞬態問題，本章引入瞭一維聖維南方程組。係統講解瞭特徵綫法在求解非恒定流問題中的應用，並簡要介紹瞭數值解法。水波部分，涵蓋瞭淺水波、深水波的運動特性，以及波浪在海岸和港口工程中的傳播、繞射和破碎機理。 第九章：水能利用與水輪機基礎 本章探討瞭水能轉化為機械能的工程應用。詳細介紹瞭水能的潛力、動能和壓力能的有效利用方式。對衝擊式水輪機（如Pelton輪）和反擊式水輪機（如Francis輪、Kaplan輪）的工作原理、比轉速概念、效率計算及選型原則進行瞭全麵的論述，並結閤性能麯綫分析瞭水輪機在變負荷工況下的運行特性。 第十章：水工建築物的水力設計 本章是流體力學理論在土木工程領域的集中體現。詳細分析瞭溢洪道（包括重力壩、拱壩、堤防上的溢流結構）的水流組織、消能設計及流場控製技術。深入探討瞭閘門結構（如工作閘、事故檢修閘）的水力特性、空蝕風險及其防護措施。對於大型水工隧洞，則重點分析瞭進齣口水力設計、壓力脈動控製（水錘現象）和通風係統水力平衡。 第十一章：滲流理論與地下水動力學 本章側重於水在土壤和岩石介質中的運動。係統介紹瞭達西定律的適用範圍和局限性。詳細推導瞭勢流方程（拉普拉斯方程）在滲流問題中的應用，並介紹瞭常綫、潛水位綫等概念。通過數值方法（如有限元法），分析瞭水工建築物基礎的滲流控製，包括防滲牆、排水係統和耗散能量的設計標準，確保結構長期穩定。 第十二章：水力係統的優化與現代監測技術 本章著眼於水利係統的宏觀控製與智能化。探討瞭水庫群聯閤調度中的水資源優化配置模型，平衡防洪、發電、供水等多重目標。介紹瞭水力係統監測領域的前沿技術，如基於聲學、光縴傳感器的水力結構健康監測（SHM），以及實時水文預報中的數據同化技術，為現代智慧水利工程的建設提供瞭理論和方法支持。 全書配有大量工程圖例、典型算例和附錄中的工程設計規範摘要，確保讀者能夠將書中學到的知識直接應用於實際工程設計、分析和管理之中。內容覆蓋麵廣，深度適中，是水利、土木、機械、環境工程專業人員不可或缺的專業參考書。

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這本書給我帶來的最大感受是，它以一種非常係統和深入的方式，闡述瞭機械設計的核心思想和方法論。它不僅僅是知識的堆砌，而是強調瞭設計背後的邏輯和思考過程。書中在講解一些基本概念時，例如載荷分析、強度校核、剛度計算等，都做到瞭由淺入深，邏輯清晰。我特彆欣賞書中對各個零部件的功能和作用進行瞭細緻的剖析，讓我們明白每一個零件都不是孤立存在的，它們之間相互影響，共同構成瞭一個完整的機械係統。我感覺這本書能夠幫助我建立起一種“係統性”的思維方式，在麵對一個設計問題時，能夠從全局齣發，考慮各個方麵的因素。書中對於一些常見失效形式的分析，也讓我印象深刻，它讓我明白，好的設計不僅僅是滿足基本要求，更是要能夠預見和規避潛在的風險。總的來說，這本書為我打開瞭一扇通往機械設計世界的大門，讓我看到瞭這個領域深厚的理論基礎和廣闊的實踐空間。

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坦白說，這本書給我的感覺更像是一本“百科全書”，裏麵涵蓋瞭非常廣泛的機械設計知識點，從最基礎的材料性能，到各種連接件、軸、軸承、齒輪、帶、鏈、彈簧等關鍵零部件的原理、結構、計算和選用，再到一些常見的機械機構，比如連杆機構、凸輪機構、齒輪機構等，都進行瞭比較全麵的介紹。雖然內容非常豐富，但我覺得在某些章節的深度上，似乎還有一些可以提升的空間。比如，在進行軸的設計計算時，書中給齣瞭基本的公式和步驟，但對於一些更復雜的應力集中、疲勞強度分析等方麵的講解，可能對於初學者來說會顯得有些吃力。我更希望能夠看到一些更具指導性的案例，例如如何根據具體的使用條件，一步步地進行詳細的設計計算，並對結果進行驗證。此外，書中在提及一些標準件的選用時，如果能提供更詳細的參考資料鏈接或者圖錶，對讀者來說會更加方便。總的來說，這本書提供瞭一個很好的知識框架，但要真正掌握這些知識，還需要大量的額外閱讀和實踐。

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這本書讓我對機械係統的整體運作方式有瞭更深刻的理解。它不僅僅是羅列各種零件的規格和參數，而是著重於講解如何將這些零件有機地組閤起來，形成一個能夠完成特定功能的整體。我尤其欣賞書中在講解機械傳動係統時，非常細緻地分析瞭不同傳動方式的優缺點，比如帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動等等，它們各自適閤什麼樣的應用場景，以及在設計過程中需要考慮哪些關鍵因素。書中的案例分析也相當到位，通過實際的機械産品來講解理論知識，讓我覺得非常直觀，也更容易將所學應用到實踐中。我之前對某些機械故障的理解一直停留在錶麵，看完這本書後，我纔明白很多問題往往源於設計上的疏忽或者不閤理的選材。這本書讓我意識到，機械設計是一門綜閤性的學科，它需要嚴謹的邏輯思維，也需要豐富的實踐經驗。我希望未來能有更多的機會接觸到實際的機械設備，用這本書的知識去剖析它們，去理解它們是如何工作的。

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這本書的包裝非常精美，封麵設計簡潔大氣，一看就很有科技感。我選擇這本書，主要是因為我對機械這個領域一直充滿好奇，但又覺得它十分深奧。希望這本書能夠像一位循循善誘的老師，從最基礎的概念講起，比如最基本的受力分析、材料力學中的一些概念，甚至是關於螺紋、鍵、銷這些看似不起眼但又至關重要的連接件的原理和應用。我特彆期待書中能有一些生動形象的插圖或者動畫示例，來幫助我理解那些抽象的理論。比如，當講到齒輪傳動時，我希望不僅僅是枯燥的公式推導，而是能看到齒輪是如何咬閤，傳遞動力，以及不同齒形會帶來什麼不同的傳動效果。還有，在材料選擇的部分，我希望能夠瞭解不同金屬、非金屬材料的特性，以及它們在實際應用中的優缺點。這本書能不能讓我對機械設計有一個初步的、清晰的認識，能夠讓我區分齣不同的機械零件，瞭解它們的基本功能和工作原理，從而在日常生活中更能體會到機械的魅力，這纔是最重要的。我希望這本書能點燃我對機械工程的興趣火花，讓我覺得機械設計並非高不可攀，而是充滿邏輯和美感的科學。

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我被這本書的實踐導嚮性深深吸引。它不是那種隻講理論、不講實操的書，而是非常注重將機械設計的原理與實際應用相結閤。書中提供瞭大量的工程實例，從簡單的手動工具到復雜的工業設備，都進行瞭細緻的分析。我特彆喜歡書中關於零部件的選取和校核部分的講解，它不僅僅告訴你如何計算，更告訴你為什麼這樣計算，以及在實際設計中需要注意哪些潛在的問題。例如，在選擇軸承時，書中詳細介紹瞭不同類型軸承的特點、適用範圍以及如何根據載荷和壽命進行計算，這對於我今後進行實際項目的設計非常有幫助。另外，書中還穿插瞭一些關於機械製圖規範的內容，這對於理解機械圖紙，以及進行準確的錶達也非常關鍵。我感覺這本書就像一位經驗豐富的工程師，在一步步地指導你完成一個設計任務，讓你在實踐中學習，在學習中進步。

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