Electrodynamics of Continuous Media pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Addison-Wesley

作者:L.D. Landau

出品人:

页数:417

译者:

出版时间:1960

价格:0

装帧:Hardcover

isbn号码:9780080091051

丛书系列:

图书标签:

• 电流体力学
• Electrodynamics
• Continuous Media
• Physics
• Electromagnetism
• Material Science
• Condensed Matter Physics
• Classical Physics
• Theoretical Physics
• Plasma Physics
• Dielectric Materials

《流体动力学理论与应用》 内容简介： 《流体动力学理论与应用》是一部深入探讨物质在流体状态下运动规律及其在科学与工程领域广泛应用的专著。本书旨在为读者提供一个全面而系统的流体力学知识体系，从基本原理出发，逐步深入到复杂的流动现象和前沿研究方向。全书结构严谨，逻辑清晰，内容翔实，理论与实践相结合，适合高等院校相关专业本科生、研究生，以及从事工程设计、科学研究的专业人士阅读。 第一部分：流体动力学基础 本部分是本书的基石，详细阐述了流体动力学的基本概念、守恒定律以及描述流体运动的基本方程。 第一章：流体的性质与描述 1.1 流体的定义与分类： 介绍流体作为一种能够抵抗剪切应力、随容器变形的物质形态，区分理想流体与实际流体，以及牛顿流体与非牛顿流体的概念。 1.2 流体的宏观性质： 深入分析流体的密度、比重、压力、温度、粘度（动力粘度与运动粘度）、表面张力、压缩性等关键物理参数。详细讲解这些参数的物理意义、量纲分析以及它们如何影响流体的行为。 1.3 流体速度场的描述： 引入描述流体运动的两种主要方法：拉格朗日描述（跟踪单个流体质点）和欧拉描述（描述空间中某一点的流体状态）。重点讲解欧拉描述下的速度场、加速度场，以及流体微团的运动学描述，包括速度梯度张量、散度、旋度等。 1.4 流体微团的应力分析： 探讨作用在流体微团上的内力，区分法向应力（压力）和切向应力（粘性应力）。推导纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes equations）和连续性方程（Continuity equation）的德尔塔（Delta）形式，这是描述不可压缩流体运动的基本方程组。详细讲解方程中各项的物理意义，如惯性力、压力梯度力、粘性力等。 1.5 守恒定律的应用： 系统阐述质量守恒、动量守恒和能量守恒在流体力学中的体现。讲解连续性方程作为质量守恒的直接结果，以及基于牛顿第二定律推导的纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes equations）如何表达动量守恒。同时，引入伯努利方程（Bernoulli's equation）作为能量守恒在特殊情况下的简化形式，并分析其适用条件与局限性。 第二章：不可压缩流体的流动 2.1 理想流体的运动： 研究在粘性忽略不计的理想流体中的运动。讲解无旋流动、环量（Vorticity）的概念及其守恒定律。介绍势流理论（Potential Flow Theory）及其在二维问题中的应用，如翼型绕流的数学模型。 2.2 粘性流体的流动： 关注实际流体中粘性效应显著的流动。 2.2.1 层流与湍流： 区分层流（Laminar Flow）和湍流（Turbulent Flow）的特征。引入雷诺数（Reynolds Number）作为判断流动状态的关键无量纲参数，并详细解释其物理意义。 2.2.2 伯努利方程（Bernoulli's equation）及其扩展： 详细推导和应用伯努利方程，从理想流体的能量守恒推广到实际流体，考虑了能量损失（如摩擦损失和局部损失）。讲解了动能、静压能和位能之间的转换关系，以及总压、静压和动压的概念。 2.2.3 管道中的流动： 深入分析圆形管道和非圆形管道中的层流与湍流流动。讲解达西-韦斯巴赫公式（Darcy-Weisbach equation）在计算管道压降和流量中的应用，以及摩擦系数（Friction Factor）与雷诺数（Reynolds Number）、管壁粗糙度之间的关系（如莫迪图 Moody Diagram）。 2.2.4 边界层理论（Boundary Layer Theory）： 引入普朗特（Prandtl）提出的边界层概念，解释了粘性效应主要集中在紧贴固体壁面的薄层区域。讲解层内流动的特征，以及边界层分离（Boundary Layer Separation）对流动阻力的影响。 2.3 量纲分析与相似性原理： 2.3.1 核心概念： 介绍量纲分析的基本原理，即物理方程的量纲必须一致。讲解无量纲群（Dimensionless Groups）的重要性，如雷诺数（Reynolds Number）、弗劳德数（Froude Number）、马赫数（Mach Number）等。 2.3.2 相似性原理： 基于量纲分析，阐述了模型实验和实际工程之间进行预测的相似性原理。讲解几何相似、运动相似和动力相似的概念。 2.3.3 选例应用： 通过具体的工程实例，如飞机模型在风洞中的试验，船舶在水池中的航行试验，来演示量纲分析和相似性原理的应用，如何通过小比例模型来预测大型结构的性能。 第二部分：可压缩流体的流动 本部分将重点研究当流体速度接近或超过声速时，其密度变化显著所带来的特殊流动现象。 第三章：可压缩流体的基本方程 3.1 热力学基本概念： 回顾热力学中的状态方程、比热容（定容比热容 Cv 和定压比热容 Cp）、绝热过程、等温过程等概念，这些是理解可压缩流体性质的关键。 3.2 一维稳态可压缩流动： 3.2.1 等熵流动： 讲解在没有能量耗散和热量传递的理想情况下，可压缩流体的运动。推导了马赫数（Mach Number）与流动参数（如压力、温度、密度）之间的关系。 3.2.2 喉道流（Choked Flow）与超音速喷管（Supersonic Nozzle）： 详细分析气体在变截面管道（如拉瓦尔喷管 Laval Nozzle）中的流动。重点讲解在喉道处马赫数达到1，以及如何设计喷管以产生超音速气流。 3.2.3 激波（Shock Waves）： 深入研究在超音速流动中出现的强烈的、不连续的物理量（压力、温度、密度、马赫数）突变区域，即激波。讲解斜激波（Oblique Shock Wave）和正激波（Normal Shock Wave）的形成、传播及其对流动特性的影响。 3.2.4 膨胀波（Expansion Waves）： 探讨与激波相对的膨胀波，它们在气体从高压区向低压区膨胀时产生，导致流体参数的减小。 3.3 能量方程与动量方程在可压缩流体中的应用： 重新审视动量守恒和能量守恒方程，并考虑了密度的变化对这些方程形式的影响。 第四章：可压缩流动的工程应用 4.1 航空航天工程： 详细分析超音速飞机、火箭发动机、进气道设计中的可压缩流动现象。讲解激波与阻力、升力的关系，以及发动机喷管的效率。 4.2 气体动力学： 探讨气体发生器、燃气轮机、压缩机等设备中可压缩流动的特性，以及相关的气动设计原则。 4.3 高温高压环境下的流动： 研究在核反应堆、燃烧室等高温高压环境下，流体的行为规律，以及其对设备安全性和效率的影响。 第三部分：流体工程技术与前沿 本部分将介绍流体力学在实际工程中的应用，以及一些新兴的研究方向。 第五章：流体机械 5.1 离心泵与轴流泵： 介绍各类泵的工作原理、性能曲线、效率以及选择原则。 5.2 涡轮机： 探讨水轮机、汽轮机、燃气轮机等能量转换装置的工作原理及其设计要点。 5.3 压缩机与风扇： 分析气体压缩机和风扇的设计及其在工业和日常生活中的应用。 5.4 流体控制元件： 介绍阀门、节流器等用于调节流体流量和压力的元件。 第六章：传热与质量传递 6.1 对流传热： 详细阐述自然对流和强制对流的机制，以及努塞尔数（Nusselt Number）等无量纲参数在计算传热系数中的作用。 6.2 传质过程： 探讨流体中的扩散和对流传质现象，以及施密特数（Schmidt Number）等参数的应用。 6.3 换热器设计： 介绍不同类型换热器的设计原理，如管壳式换热器、板式换热器等，并讲解传热量的计算。 第七章：计算流体力学（CFD） 7.1 基本原理： 介绍CFD的核心思想，即通过数值方法求解流体力学控制方程。讲解离散化技术（如有限差分法、有限体积法、有限元法）和求解算法。 7.2 建模与网格生成： 阐述如何建立几何模型、划分计算网格以及网格质量对计算结果的影响。 7.3 湍流模型： 介绍常用的湍流模型，如雷诺平均（RANS）模型（如k-ε模型、k-ω模型）和直接数值模拟（DNS）、大涡模拟（LES）等，并分析它们的适用范围和优缺点。 7.4 应用实例： 通过汽车空气动力学、飞机设计、环境流动模拟等案例，展示CFD在解决复杂工程问题中的强大能力。 第八章：前沿研究与展望 8.1 微流控与生物流体力学： 探讨在微尺度下流体的行为，以及其在微通道反应器、生物芯片和疾病诊断中的应用。 8.2 磁流体力学（MHD）： 研究导电流体在磁场中的运动，以及在核聚变、电磁泵、天体物理等领域的应用。 8.3 声学与振动： 探讨流体流动引起的声学现象（如噪声产生）以及流固耦合作用下的振动问题。 8.4 智能流体与先进材料： 介绍如液态金属、智能凝胶等新型材料在流体力学中的潜在应用。 8.5 绿色能源与环境流体力学： 关注流体力学在风力发电、潮汐能利用、污染物扩散模拟等领域的贡献。 结论 《流体动力学理论与应用》致力于构建一个严谨、完整且具有高度应用价值的流体力学知识框架。本书不仅深入浅出地讲解了流体运动的基本定律和方程，更注重将理论知识与工程实践紧密结合，通过丰富的算例和实例，帮助读者理解流体力学原理在解决实际问题中的应用。本书的出版，旨在为相关领域的研究者和工程师提供一份可靠的参考，并激发对流体力学未来发展的探索和创新。

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