Hydrodynamics and Sound

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出版者:Cambridge University Press
作者:M. S. Howe
出品人:
页数:480
译者:
出版时间:2006-10-23
价格:USD 109.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780521868624
丛书系列:
图书标签:
  • 流体力学
  • 声学
  • 流体动力学
  • 波动
  • 物理学
  • 数学物理
  • 连续介质力学
  • 声波
  • 流体
  • 理论物理
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具体描述

This book is ideal as a graduate textbook and reference for the advanced learner in fluid mechanics. The first four chapters are concerned with incompressible flow of homogeneous fluids Chapters five and six deal with dispersive waves and acoustics. Learning is supported by numerous examples, end-of-chapter exercises, and illustrations.

《流体动力学与声波共振:理论、应用与前沿研究》 本书深入探讨了流体动力学中至关重要的两个分支——流体的运动规律及其与声波相互作用的现象。我们将从基础概念出发,逐步揭示复杂而迷人的流体世界,并剖析声波如何在其中激荡、传播,并引发一系列有趣的共振效应。 第一部分:流体动力学基础 流体的本质与描述: 从物质状态的角度出发,我们将首先理解流体的基本属性,如黏性、密度、可压缩性等。随后,引入连续介质力学的框架,学习如何用宏观的场量(如速度场、压力场)来描述流体的运动,并掌握欧拉方程和纳维-斯托克斯方程这两个描述流体动力学行为的核心方程。我们将解析这些方程的物理意义,以及它们在不同流动状态下的适用性。 理想流体与粘性流体: 进一步区分理想流体(无粘性、不可压缩)和粘性流体。对于理想流体,我们将介绍伯努利原理,理解能量守恒在流体运动中的体现,并探讨其在飞机翼型设计、管道流动等领域的应用。对于粘性流体,我们将深入研究层流和湍流的特性,分析边界层理论,了解雷诺数在区分不同流动状态中的作用,以及粘性对能量耗散和动量传递的影响。 流体运动的特殊现象: 除了基本的流动规律,本书还将探讨一些特殊的流体现象,例如涡旋的形成与演化,旋涡粘性在混合过程中的作用,以及空化现象的产生机制及其对工程结构的影响。我们将学习如何运用数学工具(如流函数、涡量)来分析这些复杂的流动过程。 第二部分:声波的传播与扰动 声波的产生与传播机制: 本部分将聚焦于声波。我们将从声波作为一种介质(气体、液体、固体)中的扰动波开始,阐述声波的产生原理——振源的振动如何引起介质粒子的位移和压力变化,从而形成疏密相间的纵波。我们将深入解析声波在不同介质中的传播速度与其介质性质(如弹性模量、密度)之间的关系,并讨论传播过程中可能出现的衰减现象。 声波的数学描述: 学习声波传播的数学模型。我们将引入声波方程,理解压力、密度和粒子速度之间的耦合关系。还将探讨声波的频率、波长、振幅等基本参数,以及它们如何影响声波的感知和传播特性。 声波与流体相互作用的初步概念: 介绍声波在流体介质中传播时,会引起流体的速度和压力发生变化。理解声波本质上是一种与流体运动相关的扰动,以及这种扰动如何以波的形式传递能量。 第三部分:流体动力学与声波的共振耦合 声学共振: 本部分将是本书的核心,深入探讨流体动力学与声波之间的共振耦合现象。我们将详细介绍共振的概念——当激励频率与系统固有频率相同时,系统振幅急剧增大的现象。在流体动力学范畴内,我们将分析不同几何形状的空腔、管道或物体周围的流体,它们各自具有的声学共振频率。 流致声振: 重点研究流体运动如何产生声波,特别是流体在流动过程中与结构相互作用时产生的噪声和振动。我们将分析几种典型的流致声振机制,例如: 气流噪声: 讨论气流通过障碍物(如管道出口、翼尖)时产生的喷流噪声,以及湍流边界层引起的表面噪声。 结构-声耦合: 分析当声波作用于弹性结构时,结构会发生振动,而振动的结构又会辐射声波,形成一种反馈耦合。 空化噪声: 探讨液体中气泡的形成、生长和溃灭过程中产生的强大冲击波和声辐射。 声学与流体动力学的反馈耦合: 深入研究流体流动和声波传播之间的双向影响。例如,流体的速度变化可以改变声波的传播路径或速度,而声波的存在又可以影响流体的稳定性和流动模式。我们将分析流体不稳定性与声波之间可能产生的协同效应,甚至出现自激振动或失稳现象。 共振现象的数学建模与分析: 学习如何利用数值方法和解析方法来模拟和预测流体-声波共振耦合。例如,计算流体动力学(CFD)与计算声学(CA)的耦合模拟技术,将流体流动和声场同时求解,揭示共振发生的详细过程。 第四部分:应用领域与前沿研究 航空航天领域: 飞机气动噪声: 分析发动机、机翼、起落架等部件产生的气流噪声,以及如何通过优化设计来降低噪声污染。 超音速流动中的激波与声波: 探讨超音速飞机产生的音爆现象,以及其与激波和声波传播的复杂关系。 火箭发动机中的燃烧不稳定性: 研究火箭发动机燃烧过程中可能出现的声学不稳定性,以及如何通过控制手段来抑制。 水声学与海洋工程: 舰船噪声: 分析舰船在水中航行时产生的流体动力学噪声,包括推进器、水流过船体等产生的声源。 水下声传播: 探讨声波在复杂海洋环境中的传播特性,包括海底地形、温度梯度等对声传播的影响。 声纳技术: 介绍利用声波进行水下探测和通信的技术原理。 工业应用: 管道流噪声: 分析工业管道中流体流动产生的噪声,以及如何通过隔音、吸声材料或改变流体参数来控制。 泵和风机噪声: 探讨旋转机械产生的流体动力学噪声,以及声学设计对降低噪声的重要性。 超声波在工业中的应用: 介绍超声波在清洗、焊接、检测等方面的应用,以及其与流体相互作用的原理。 生物声学与医学应用: 动物的声学交流: 简要探讨生物在水中或空气中如何利用声波进行交流。 医学超声成像与治疗: 介绍超声波在人体诊断和治疗中的应用,例如超声造影、聚焦超声消融等。 前沿研究方向: 展望该领域未来的发展趋势,包括: 湍流噪声的精确预测与控制: 发展更先进的数值模拟方法和理论模型,以更精确地预测和控制湍流噪声。 流体-声相互作用的主动控制: 研究利用反馈控制系统来主动改变流体流动或声场,从而实现降噪或增强特定声学效应。 多物理场耦合: 进一步探索流体、声学、热学、结构力学等多物理场之间的复杂耦合关系,为更广泛的工程问题提供解决方案。 智能材料与声学设计: 结合新型材料科学,设计具有特定声学和流体动力学特性的结构和设备。 本书旨在为读者提供一个系统而深入的流体动力学与声波共振耦合的知识框架。通过对理论基础、数学模型、物理机制以及广泛应用领域的详细阐述,我们希望能够激发读者对这一迷人领域的兴趣,并为相关领域的研究和工程实践提供有益的参考。

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用户评价

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《Hydrodynamics and Sound》这个书名,就像一个充满诱惑的谜语,立刻勾起了我深入探究的欲望。我一直觉得,自然界中最引人入胜的部分,往往是那些我们肉眼难以直接观察到的现象,而流体动力学和声学,恰恰是这两个领域。流体,它们的运动充满了不可预测性,有时如丝般顺滑,有时又狂暴如野兽;而声音,它更是无形无色,却能触动我们的心灵,传递复杂的信息。将两者结合,我立刻想到了无数的科学问题:船只在水中航行时产生的声响,风吹过建筑物时发出的呼啸,甚至是海浪拍打沙滩时那此起彼伏的节奏,这些是否都蕴含着流体动力学和声学的共同作用?我希望这本书能够用一种清晰且引人入胜的方式,揭示这些现象背后的科学原理,让我能够更深刻地理解我们所处的世界。这本书的名字,本身就代表了一种严谨的科学态度,以及对自然界深层规律的追求。

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看到《Hydrodynamics and Sound》这本书,我的大脑立刻开始高速运转,想象着那些与书名相关的各种场景。我一直对那些在不同介质中传播的现象感到好奇,尤其是声音,它似乎无处不在,却又常常被我们忽略了其背后的科学原理。流体动力学,这门学科听起来就充满了动态和力量,它描绘了物质的流动与形变,而声音,作为一种波的传播,同样是能量的动态表现。将两者结合,我立即想到的是水下通信,是各种交通工具在不同介质中产生的噪音,是甚至是我们身体内部血液流动时可能发出的声音。我希望这本书能为我打开一扇窗,让我看到这些看似独立的概念是如何在自然界和工程学中紧密联系在一起的。这本书的名字,就像一个精确的坐标,指引着我去探索那片充满未知与奥秘的科学领域,我对它的内容充满了高度的期待。

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这本书,哦,让我怎么说呢?《Hydrodynamics and Sound》这个名字本身就充满了力量和一种科学的严谨感。当我第一次在书架上看到它时,我脑海中立刻浮现出那些深邃的海洋,奔腾的河流,以及空气中回荡的低语。它不仅仅是一本书,更像是一扇通往物理世界深层奥秘的大门。我一直对流体动力学有着莫名的着迷,那种无形的力量如何塑造我们的世界,从巨浪拍打海岸的壮丽景象,到我们呼吸的空气中的微妙波动。而“Sound”这个词的加入,更是将我的好奇心推向了另一个高度。声音,它是如何与流体相互作用的?是湍流产生的轰鸣,还是水下生物发出的神秘信号?这本书似乎承诺要揭示这些问题的答案,用一种既深刻又引人入胜的方式。我迫不及待地想 dive into the pages,去探索那些我一直以来只能模糊感知到的现象,去理解那些塑造我们周围世界的无形力量。这本书的名字,绝对是引人入胜的,它准确地传达了一种探索和发现的期待,一种对自然界最基本组成部分的好奇心。

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当我看到《Hydrodynamics and Sound》这本书名时,我感觉就像看到了一个我一直渴望解决的科学难题的线索。我一直对那些无形的、却又深刻影响我们生活的力量感到好奇,而流体和声音无疑是其中最典型的代表。流体动力学,它描述了水的流动、空气的运动,以及它们如何与周围环境相互作用;而声音,它更是传递信息、塑造感知的重要媒介。将两者结合,我脑海中立刻浮现出无数的场景:潜水艇如何在深海中依靠声音导航,飞机在高速飞行时产生的声波效应,甚至是大气中气流的运动如何影响声音的传播距离和清晰度。我希望这本书能够系统地解析这些现象,并从理论到实践,为我提供深入的洞察。这本书的名字,简洁而有力,它直接点明了核心主题,让我对即将阅读的内容充满了期待和信心。

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《Hydrodynamics and Sound》这个书名,准确地抓住了我对科学探索的兴趣点。我一直认为,理解物理世界最基本的力量,是探索更复杂现象的基础。流体动力学,它涉及到物质的流动、压力、速度等诸多因素,而声音,作为一种能量的传播形式,同样需要依靠介质来传递。将这两者并列,我立刻联想到了许多令人兴奋的应用和现象:从海洋深处的声纳探测,到飞机发动机产生的强大噪音,再到甚至是我们身体内部血管中血液流动时可能产生的细微声响,这些都与流体动力学和声学息息相关。我希望这本书能够为我提供一个清晰的框架,让我能够理解这些现象是如何运作的,以及它们在科学和技术领域有着怎样的重要意义。这本书的名字,就如同一把钥匙,开启了我对这个特定科学领域的探索之旅。

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当我第一眼看到《Hydrodynamics and Sound》这个书名时,我脑海中立刻涌现出一连串的画面,那是关于运动、关于声音、关于那些看不见的能量如何在介质中传递的景象。我一直对流体,尤其是液体和气体的运动规律非常着迷,那种力量感和变化莫测的特性,总能引起我极大的兴趣。而声音,它又是如此普遍,无处不在,却又常常被我们视为理所当然。将流体动力学和声学这两个领域联系起来,这本书似乎承诺要揭示许多隐藏在日常现象背后的科学秘密。例如,水下世界的声学特性,飞行器如何产生和传播声音,甚至是我们呼吸时空气的流动与声音的关系,这些都让我充满了好奇。我非常期待这本书能够以一种系统而又易于理解的方式,为我剖析这些复杂的相互作用,让我能够用全新的视角去观察和理解我们周围的世界。

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当我看到《Hydrodynamics and Sound》这本书时,我的第一反应是:“终于有一本书把这两个我一直很想深入了解的领域联系起来了!” 我一直觉得,物理世界中的很多现象都是相互关联的,而流体动力学和声学,虽然看似独立,但它们之间却存在着千丝万缕的联系。比如,声音在水中的传播速度远比在空气中快,这本身就涉及到了流体的性质。又比如,湍流产生的噪音,那是流体运动最直接的声音表现。我希望这本书能够清晰地阐述这些联系,并且用直观的例子来帮助我理解。我更希望它能从一个更广阔的视角出发,展示这两个领域是如何共同作用,塑造了我们所处的世界的。这本书的名字,就好像一个精准的定位,它知道我想要找什么,也让我对即将获得的知识充满了期待。

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《Hydrodynamics and Sound》这个书名,像是一个精准的探针,直指我内心深处对科学的好奇。我一直对流体,特别是水,在各种运动状态下的表现感到着迷。从平静湖面的涟漪,到海浪澎湃的壮阔,流体似乎拥有着无穷无尽的活力和变化。而声音,更是我生活中不可或缺的一部分,它传递信息,带来情感,甚至能够影响我的情绪。将这两个概念结合,我脑海中便浮现出无数的画面:海豚在深邃的海洋中用声音导航,飞机划破天际时发出的轰鸣,甚至是我们耳边掠过的微风带来的低语。这本书,从名字上就承诺了对这些现象的深入解析,它不仅仅是关于流体运动,更是关于流体如何“发声”,以及声音如何在流体中“旅行”。我期待这本书能够带我进入一个全新的科学世界,去理解那些无形的力量是如何发出动听或震撼的声音的。

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《Hydrodynamics and Sound》这个标题,给我一种既有挑战性又充满探索乐趣的感觉。流体动力学,这是一个庞大而复杂的学科,涉及到从微观粒子的运动到宏观天体的运动,无所不包。而声音,作为一种能量的传播方式,它的行为更是多变。将这两者结合起来,这本书必然会触及许多令人兴奋的交叉领域。我脑海中立刻浮现出各种可能的应用场景:飞机在空中飞行时产生的气流噪音,潜艇在水下探测时发出的声波,甚至是地球内部岩浆流动的声音。这些都是流体动力学和声学交织在一起的生动体现。我希望这本书能够不仅仅停留在理论层面,更能引导读者思考这些科学原理在现实世界中的具体应用,以及它们如何影响我们的技术发展和社会生活。这本书的名字,本身就充满了科学的魅力,它预示着一场关于运动、能量和波动的深入旅程。

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拿到《Hydrodynamics and Sound》这本书,我首先被它简洁而有力的书名所吸引。在如今充斥着华丽辞藻和过度营销的书籍市场里,如此直接且聚焦于核心概念的书籍显得尤为珍贵。它并没有试图用一些晦涩难懂的术语来唬人,而是直接点明了它所要探讨的两个关键领域:流体动力学与声学。我个人对声音在不同介质中的传播一直非常感兴趣,尤其是当这种介质是流体时,事情就变得更加复杂和有趣了。想象一下,水下声纳的工作原理,鲸鱼通过声音交流的方式,甚至是我们日常生活中听到的各种水流的声音,它们是如何形成的?这本书,从它的名字来看,似乎就涵盖了这些令人着迷的议题。我希望它能深入浅出地解释这些概念,让即使是初学者也能理解其中的原理。我期待这本书能提供一种全新的视角,让我重新审视我习以为常的听觉世界,并从中发现更多科学的奥秘。

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