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出版者:

作者:周瑞華 編

出品人:

頁數:303

译者:

出版時間:2010-1

價格:32.00元

裝幀:

isbn號碼:9787118066296

叢書系列:

圖書標籤:

• 大學物理
• 物理實驗
• 實驗教程
• 高等教育
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• 物理學
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• 實驗指導
• 本科
• 大學教材

《流體力學基礎：原理與應用》 內容概述 本書是一本係統介紹流體力學基本理論、分析方法及工程應用的高等教育教材。全書共分為八章，由淺入深地闡述瞭流體力學的發展曆程、核心概念、關鍵方程以及解決實際問題的常用手段。內容涵蓋瞭流體的基本性質、流體的靜力學、流體的運動學、描述流體運動的動力學方程（如歐拉方程和納維-斯托剋斯方程）、伯努利方程及其應用、粘性流體的流動、邊界層理論、相似理論、可壓縮流體的流動以及流體力學的數值模擬方法等。 第一章 流體與流體力學概論 本章首先追溯瞭流體力學的起源與發展，簡要介紹瞭古希臘時期阿基米德關於浮力定律的奠基性工作，以及牛頓、歐拉、納維-斯托剋斯等巨匠在建立流體力學基本理論過程中的貢獻。接著，詳細定義瞭流體的概念，區分瞭流體與固體的主要特徵，並闡述瞭流體力學作為一門獨立學科的重要性及其在現代科學技術中的廣泛應用領域，例如航空航天、水利工程、環境科學、生物醫學以及日常生活中的許多現象。本章重點在於建立讀者對流體力學的整體認識，激發學習興趣，並為後續深入學習打下基礎。 第二章 流體的基本性質 本章深入探討瞭流體的宏觀物理性質，這些性質是理解流體行為的基石。首先，介紹瞭流體的密度、比重、相對密度等基本概念，並分析瞭它們與溫度、壓力的關係。隨後，重點講解瞭流體的粘性，這是流體流動時內摩擦力的體現。詳細解釋瞭牛頓粘性定律，引入瞭動力粘度和運動粘度的概念，並討論瞭粘度隨溫度和壓力的變化規律，特彆是對氣體和液體的差異性進行瞭分析。此外，還闡述瞭錶麵張力、毛細現象、壓縮性以及氣體中的聲速等重要流體性質，並說明瞭這些性質在不同流動狀態下的影響。 第三章 流體的靜力學 本章專注於研究處於靜止狀態下流體所受的力以及壓力分布規律。首先，基於流體靜力平衡的假設，推導瞭流體壓力的定義和基本性質。隨後，深入分析瞭靜止流體中的壓強隨深度變化的規律，即流體靜壓強公式，並引入瞭壓強計的基本原理和應用，包括U形管壓強計、傾斜壓強計等。接著，詳細講解瞭作用在平麵和麯麵上的靜壓強以及閤力計算方法，這在設計水壩、閘門等水工結構時至關重要。最後，闡述瞭阿基米德原理，解釋瞭浮力産生的根源，並討論瞭物體的沉浮條件以及穩心高度的概念，這對船舶設計和浮體穩定性分析具有指導意義。 第四章 流體的運動學 本章側重於描述流體運動的幾何特性，而不考慮引起運動的力。首先，引入瞭兩種描述流體運動的坐標係：拉格朗日描述和歐拉描述，並解釋瞭它們的區彆和聯係。隨後，重點闡述瞭流體速度場、加速度場的概念，並引入瞭描述流體運動的若乾重要概念，如流綫、跡綫、渦綫。接著，詳細講解瞭流體速度散度與漩渦度的概念，並由此引齣瞭連續性方程，這是描述流體質量守恒的基本方程。最後，討論瞭理想流體和真實流體在運動學上的區彆，以及不可壓縮流體和可壓縮流體運動學的基本特點。 第五章 流體的動力學方程 本章是流體力學的核心內容之一，旨在建立描述流體運動的動力學方程。首先，從牛頓第二定律齣發，推導瞭描述無粘性、不可壓縮流體運動的歐拉方程。隨後，在考慮瞭流體粘性的情況下，推導瞭更為普遍適用的納維-斯托剋斯方程，這是描述粘性流體運動的基本方程。本章還重點介紹瞭伯努利方程，並詳細闡述瞭其適用條件和推導過程。伯努利方程是能量守恒在流體力學中的具體體現，其在分析各種流動現象時具有極其重要的應用價值。此外，還引入瞭渦量守恒的概念，並討論瞭有限控製體分析方法。 第六章 伯努利方程及其應用 本章在前一章的基礎上，將深入探討伯努利方程的應用，展示其在解決實際工程問題中的強大威力。首先，復習和強調伯努利方程的適用條件，並對各項代錶的物理意義進行詳細解讀。隨後，通過一係列經典案例，例如文丘裏管流量測量、皮托管測速、噴霧器工作原理、飛機機翼升力産生機理以及船舶航行中的負阻力現象等，展示伯努利方程在不同場景下的具體應用。本章強調理論與實踐的結閤，通過實例分析幫助讀者加深對伯努利方程的理解，並掌握運用其解決實際問題的思維方法。 第七章 粘性流體的流動 本章將重點分析流體粘性對流動特性的影響。首先，詳細介紹和區分瞭層流和紊流兩種主要的流動形態，並闡述瞭它們各自的特徵和發生的條件。隨後，引入瞭雷諾數這一無量綱參數，它是判斷流體流動狀態的重要依據，並詳細討論瞭雷諾數在不同流動情況下的臨界值。接著，重點講解瞭管道中的定常流動，包括達西公式在計算沿程阻力損失中的應用，以及局部阻力損失的計算方法。此外，還介紹瞭邊界層理論的基本概念，解釋瞭粘性效應對流動的影響區域，以及邊界層分離的現象和原因。 第八章 流體力學的數值模擬方法 隨著計算機技術的飛速發展，數值模擬已成為研究流體力學問題的重要手段。本章將介紹流體力學數值模擬的基本原理和常用方法。首先，介紹瞭有限差分法、有限體積法和有限元法等離散化技術，它們是將連續的微分方程轉化為代數方程組的關鍵。隨後，講解瞭求解納維-斯托剋斯方程的常用算法，如壓力-速度耦閤算法（如SIMPLE算法）。本章還將討論網格生成、邊界條件設置、求解器選擇以及結果後處理等數值模擬過程中的關鍵步驟。最後，通過一些簡單的算例，展示如何利用數值模擬工具解決實際的流體流動問題，並討論其優勢與局限性。 本書力求在理論深度和工程實用性之間取得平衡，通過清晰的邏輯結構、嚴謹的數學推導、豐富的圖錶以及貼近實際的算例，幫助讀者建立紮實的流體力學知識體係，並培養運用所學知識分析和解決工程實際問題的能力。本書適閤作為高等院校工科專業本科生和研究生的教材，也可作為相關領域工程技術人員的參考書。

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