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出版者:華南理工大學齣版社

作者:奚定平

出品人:

頁數:338

译者:

出版時間:1993

價格:5.50

裝幀:

isbn號碼:9787562305712

叢書系列:

圖書標籤:

• 數學物理
• 偏微分方程
• 常微分方程
• 物理數學
• 方程解法
• 數學模型
• 應用數學
• 高等數學
• 物理學
• 數值分析

深入探索：流體力學前沿理論與應用實踐 圖書名稱：流體力學：從基礎原理到復雜係統模擬 圖書簡介 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的流體力學知識體係，覆蓋瞭從宏觀連續介質理論到微觀分子動力學模擬的各個層麵。全書結構嚴謹，內容翔實，不僅注重理論的嚴密性，更強調工程應用中的實際問題解決能力。 第一部分：流體力學基礎與守恒定律 本部分奠定瞭流體力學的理論基石。首先，我們詳細闡述瞭流體運動學的基本概念，包括流綫、跡綫、渦綫等描述工具，並引入瞭拉格朗日和歐拉兩種描述體係，分析瞭其相互轉化和適用範圍。 隨後，本書深入剖析瞭流體動力學的核心——三大守恒定律： 1. 質量守恒（連續性方程）： 從雷諾輸運定理齣發，推導齣不可壓縮和可壓縮流體中的連續性方程，並討論瞭其在不同坐標係下的形式。特彆關注瞭流場中質量源和匯的建模。 2. 動量守恒（納維-斯托剋斯方程）： 詳細推導瞭牛頓流體和非牛頓流體的納維-斯托剋斯方程。我們不僅展示瞭該方程的矢量形式，還分彆給齣瞭笛卡爾、柱坐標和球坐標係下的分量形式。重點討論瞭壓力梯度、粘性項以及外力項（如重力、科裏奧利力）對流動機理的貢獻。對於非綫性項的物理意義，進行瞭深入的定性分析。 3. 能量守恒： 針對熱力學過程，推導瞭適用於粘性、熱傳導和輻射效應的能量方程。討論瞭流體內部功和熱流對溫度場的控製作用，並區分瞭等溫、絕熱、等熵流動的條件。 在經典理論部分，我們對理想流體（歐拉方程）和粘性流體（納維-斯托剋斯方程）的解法進行瞭對比，強調瞭粘性在邊界層現象中的決定性作用。 第二部分：經典流態分析與工程模型 本部分聚焦於經典流體力學問題及其簡化模型，是工程分析的必備知識。 1. 無粘流動理論（歐拉方程的應用）： 詳細分析瞭伯努利原理的適用條件和局限性，探討瞭勢流理論，並引入瞭達朗貝爾佯謬的分析。對於二維不可壓縮勢流，本書提供瞭共軛函數法和格林定理在求解簡單幾何繞流問題中的應用實例。 2. 粘性流動的基本問題： 重點分析瞭層流。內容涵蓋瞭庫埃特流動、泊肅葉流動（圓管和二維平闆）的精確解。隨後，本書轉嚮復雜粘性流動的核心——邊界層理論。詳細闡述瞭普朗特邊界層分解思想，並利用薄邊界層近似推導瞭斯卡洛茨-普朗特方程。對於平闆上的摩擦阻力，應用瞭布勞修斯（Blasius）解析解（或數值結果）進行瞭精確計算。 3. 湍流： 湍流是現代流體力學中最重要的挑戰之一。本書首先定性描述瞭湍流的特徵（隨機性、三維性、耗散性）。隨後，引入瞭雷諾平均納維-斯托剋斯（RANS）方程，並探討瞭雷諾應力的建模問題，詳細介紹瞭零方程模型（如愛迪-斯波爾丁模型）、單方程模型（如 $k-epsilon$ 模型和 $k-omega$ 模型）的基本假設和適用範圍，為後續的計算流體力學（CFD）分析打下基礎。 4. 可壓縮流動基礎： 本部分專門處理高馬赫數（$Ma > 0.3$）下的流動。內容包括聲速的定義、馬赫數的物理意義、等熵流動關係式。重點分析瞭激波現象，推導瞭正激波和斜激波的歐姆定律關係，並討論瞭激波對動量和能量傳遞的影響。 第三部分：高級主題與現代計算方法 本部分將讀者帶入流體力學的尖端領域和計算實現層麵。 1. 非牛頓流體動力學： 針對剪切變稀、剪切增稠、粘塑性流體等復雜介質，介紹瞭流變學基本概念，並分析瞭如冪律流體、賓漢塑性流體的本構方程，以及它們在特定工程設備（如管內輸運、擠壓成型）中的應用特點。 2. 多相流與界麵現象： 探討瞭氣-液、氣-固、液-液等兩相流動的基本模型，如歐拉-歐拉模型（雙流體模型）和歐拉-拉格朗日模型（粒子追蹤）。重點分析瞭氣泡、液滴的運動規律，以及錶麵張力、毛細管力在小尺度流動中的作用。 3. 計算流體力學（CFD）導論： 詳細介紹瞭求解納維-斯托剋斯方程的數值方法。內容包括有限差分法、有限體積法（重點講解）和有限元法的基本思想。著重闡述瞭離散化過程中的數值穩定性和收斂性問題，特彆是對壓力-速度耦閤算法（如SIMPLE算法傢族）的原理進行瞭剖析。 4. 流動可視化與實驗技術： 簡要介紹瞭現代流場測量技術，包括粒子圖像測速（PIV）、激光多普勒測速（LDV）等非接觸式測量手段，以及如何利用這些數據來驗證和修正理論模型。 本書特色： 深度與廣度兼顧： 理論推導嚴謹，覆蓋瞭從經典到現代流體力學的主要分支。 工程導嚮： 穿插瞭大量真實的工程案例分析，如管道設計、翼型阻力估算、混閤器優化等，使抽象理論更具操作性。 數學工具的清晰應用： 明確指齣瞭在不同簡化假設下，如何將偏微分方程轉化為可解的代數方程組。 本書適閤高等院校機械工程、航空航天、土木工程、能源動力等專業的本科高年級學生、研究生，以及從事相關領域研發和設計的工程師參考閱讀。通過本書的學習，讀者將能夠建立起一套紮實的流體力學分析框架，並掌握運用現代工具解決復雜流動問題的能力。

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這本書的封麵設計簡直是一場視覺盛宴，那種深邃的藍色調，配閤著燙金的字體，透著一股沉穩而又神秘的氣息。剛拿到手的時候，我就被它厚重的質感吸引住瞭，感覺這不是一本簡單的教材，更像是一件精美的藝術品。內頁的排版也做得非常考究，字體的選擇和行距的把控都恰到好處，閱讀起來絲毫沒有壓迫感，反而有一種沉浸其中的舒適感。我喜歡那種作者精心布局的排版，讓人在學習枯燥的理論知識時，也能享受到視覺上的愉悅。這種對細節的極緻追求，讓我對書中的內容充滿瞭期待，相信作者在編撰這本書時也投入瞭同樣的心血和匠心。它不僅僅是知識的載體，更是一種閱讀體驗的升華，讓人願意花時間去細細品味。

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從我個人的閱讀習慣來看，一本好書應該是能夠經受住反復翻閱和檢驗的。這本書的裝訂質量非常紮實，即便是每天頻繁地翻看，重點標記，它依然能保持完好如初的狀態，這對於一個需要經常查閱和迴顧的學生來說至關重要。此外，書後的索引和參考文獻列錶做得極其詳盡，為我接下來的深入研究打下瞭堅實的基礎。每當我在其他地方遇到相關概念的疑惑時，這本書總能迅速提供一個權威且易於理解的迴溯點。它不僅僅是我的學習資料，更像是我書架上的一位“定海神針”，每次拿起，都能重新汲取到新的力量和清晰的思路，這份可靠性，在浩瀚的學術資料中是極其寶貴的品質。

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這本書的內容組織結構簡直是教科書級彆的示範，邏輯鏈條清晰到讓人嘆為觀止。從最基礎的概念引入，到逐步深入到復雜的模型推導，每一步的銜接都像是精心編排的樂章，高低起伏，流暢自然。我尤其欣賞作者處理復雜問題時的那種“庖丁解牛”式的剖析能力，總能用最直觀的方式將那些看似高不可攀的數學工具應用到實際的物理情境中去，讓人豁然開朗。而且，書中的例題選擇非常巧妙，它們既能鞏固剛剛學到的理論，又能在不經意間展示齣不同方法之間的相互聯係和轉換，這種全局觀的培養，對於一個深度學習者來說，價值不可估量。讀完一個章節，感覺不僅僅是掌握瞭一堆公式，更是建立起瞭一套完整的分析問題的思維框架。

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我是一個比較注重應用和實際操作的讀者，這本書在理論深度和實際應用之間找到瞭一個近乎完美的平衡點。它沒有沉溺於純粹的數學推導而脫離物理實際，也沒有因為追求應用而犧牲瞭理論的嚴謹性。書中的案例分析部分，簡直是我的“救星”。它們涵蓋瞭從經典熱傳導到量子力學的多個前沿領域，展示瞭如何利用書中學到的工具箱去解決真實世界中的難題。更難得的是，作者在介紹完基本解法後，還會引導讀者去思考這些解的物理意義，去探究不同邊界條件對解的影響，這種鼓勵批判性思維的引導方式，遠比簡單地告知“答案是什麼”要深刻得多，讓我受益匪淺。

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說實話，我對很多專業書籍的閱讀體驗都不太好，常常因為晦澀難懂而中途放棄。但這本書完全顛覆瞭我的認知。作者在解釋那些硬核的數學概念時，用詞非常精準，但又帶著一種獨特的“人情味”。他似乎能預判到讀者在哪個地方會産生睏惑，並在那個點上，用一兩句精闢的比喻或者一個形象的類比來點破迷津。這種教學相長的感覺，讓我覺得作者不僅僅是一個高高在上的學者，更像是一位耐心的、懂得如何引導初學者的良師益友。書中的圖示和插圖也極具啓發性，它們不是簡單的裝飾，而是對抽象概念的完美可視化詮釋，極大地幫助我構建瞭空間想象力，讓抽象的偏微分方程仿佛觸手可及。

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