Measurement in Fluid Mechanics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Tavoularis, Stavros

出品人:

页数:370

译者:

出版时间:2009-8

价格:$ 75.71

装帧:

isbn号码:9780521138390

丛书系列:

图书标签:

• 流体力学
• 测量技术
• 实验流体力学
• 流体测量
• 传感器
• 数据采集
• 流体特性
• 工程流体力学
• 流体动力学
• 传热学

《流体力学中的测量技术》 概述： 《流体力学中的测量技术》是一本深入探讨流体力学领域关键测量方法的权威性著作。本书全面介绍了用于理解、量化和分析流体行为的各种先进技术和传统方法。从基础的原理和理论，到复杂的仪器和数据处理，本书为读者提供了一个全面的视角，使其能够精确地测量和解释流体的速度、压力、密度、温度、粘度、表面张力、流动模式以及其他关键参数。无论是学术研究、工程设计还是工业应用，《流体力学中的测量技术》都将是不可或缺的参考工具，帮助工程师、科学家和学生掌握流体现象背后的奥秘。 内容详述： 本书内容结构严谨，涵盖了流体力学测量领域的主要方面，并根据不同的测量目标和技术类型进行了细致的划分。 第一部分：测量基础与准备 在深入具体的测量技术之前，本书首先为读者奠定了坚实的理论基础。 流体性质及其测量意义： 详细阐述了流体（包括液体和气体）的基本性质，如密度、粘度、压缩性、表面张力、导热性、比热容等。深入分析了这些性质如何影响流体行为，以及在不同应用场景下对其精确测量的必要性。例如，粘度的精确测量对于润滑剂的性能评估、血液流动的模拟以及化工过程的设计至关重要。 测量误差与不确定度分析： 任何测量都存在误差，理解和量化误差是确保测量结果可靠性的关键。本部分深入探讨了系统误差、随机误差、过失误差的来源和特性，并详细介绍了误差传播理论、置信区间、不确定度评估方法（如A类和B类评定）等，为读者提供了科学的评估和报告测量结果的方法。 量纲分析与相似性原理： 在流体力学中，很多现象可以通过无量纲数来描述。本书讲解了量纲分析的强大工具（如Buckingham Pi定理），以及如何利用相似性原理（如雷诺数、马赫数、斯脱鲁哈数等）在模型试验中推断真实流体行为，这对于缩减实验规模、降低成本具有重大意义。 数据采集与信号处理基础： 介绍了传感器信号的类型（模拟信号、数字信号）、采样定理、滤波技术（低通、高通、带通滤波）以及傅里叶变换在信号分析中的应用，为后续更复杂的信号处理和数据分析打下基础。 传感器与换能器原理： 广泛介绍了各类用于测量流体力学参数的传感器和换能器的基本工作原理，包括它们的结构、材料特性、响应范围、精度、稳定性等，为读者选择合适的测量设备提供指导。 第二部分：流速测量技术 流速是流体力学中最基本也是最重要的参数之一。本书系统介绍了各种测量流速的技术。 速度探针类测量： 皮托管（Pitot Tube）： 详细讲解了皮托管的原理，即利用静压和总压差测量速度，分析了其在不同流动条件下的适用性、安装注意事项以及校准方法。 热线/热膜风速仪（Hot-Wire/Hot-Film Anemometry）： 深入探讨了基于热传递原理的测量方法，包括恒温（CTA）和恒压降（CPA）模式，分析了其在高空间分辨率和时间响应方面的优势，以及在湍流测量中的广泛应用。 三维速度探针： 介绍了如何通过组合多个热线探针实现三维速度分量的测量。 光学测量技术： 激光多普勒测速仪（Laser Doppler Velocimetry, LDV）： 详细介绍了LDV的工作原理，即利用激光束在运动粒子上产生的多普勒频移来测量速度。本书会深入讲解其光学配置、信号处理、测量精度、粒子选择、以及在复杂流场中的应用（如非定常流动、微尺度流动）。 粒子图像测速仪（Particle Image Velocimetry, PIV）： PIV是一种全场速度测量技术。本书会详细介绍其基本原理（通过追踪示踪粒子在短时间间隔内的位移来计算速度场），包括光学系统（激光、相机）、示踪粒子（选择、密度）、图像处理算法（互相关、自相关）、以及在二维、三维流场测量中的不同配置和应用。 激光诱导荧光（Laser-Induced Fluorescence, LIF）： 介绍了LIF在测量示踪粒子浓度、温度、组分浓度等方面的应用，以及其在流场可视化中的作用。 涡轮式流量计与体积流量计： 讲解了机械式流量计的工作原理，包括其结构、测量精度、适用范围、以及在工业流量测量中的应用。 超声波流量计： 介绍了基于声波传播时间或频率偏移原理的非接触式流量测量技术，包括直通式和反射式原理，以及其在不同管径和介质中的应用。 电磁流量计： 讲解了法拉第电磁感应定律在测量导电流体流量中的应用，以及其对介质清洁度的要求和优点。 科里奥利质量流量计： 深入分析了基于惯性原理测量质量流量的技术，以及其在高精度、多参数测量方面的优势。 第三部分：压力测量技术 压力是流体力学中的另一关键参数，直接反映了流体内部的应力状态。 静压与动压测量： 区分了静压、动压和总压，以及它们之间的关系（伯努利方程）。 机械式压力计： U型管压力计、斜管压力计： 介绍了利用液柱高度差测量压力的原理，以及其简单易用、精度适中的特点。 波登管压力表： 详细讲解了波登管的变形与压力关联的原理，以及其在工业压力测量中的广泛应用。 隔膜压力计： 介绍了隔膜变形测量压力的原理，以及其在测量腐蚀性介质和低压时的优势。 电子式压力传感器： 应变片压力传感器： 讲解了基于电阻应变片将膜片变形转化为电信号的原理，分析了不同应变片配置（如惠斯通电桥）的应用。 压阻式压力传感器： 介绍了半导体材料压阻效应在测量压力中的应用，以及其高灵敏度、集成化的优点。 电容式压力传感器： 讲解了隔膜变形改变电容值的原理，分析了其高精度、零漂小的特点。 压电式压力传感器： 介绍了压电晶体在受压时产生电荷的原理，以及其在测量快速变化的瞬态压力时的应用。 差压测量： 介绍了如何通过测量两个不同点的压力差来推断流量、液位等参数。 第四部分：其他重要参数的测量 除了速度和压力，许多其他流体参数的测量也至关重要。 密度测量： 阿基米德定律原理： 介绍利用浮力测量密度的方法。 振动管式密度计： 讲解了利用液体填充管的固有振动频率与密度的关系来测量密度。 比重计： 介绍了基于液体密度不同而漂浮深度的不同来测量密度的简易方法。 温度测量： 热电偶： 讲解了塞贝克效应在测量温度中的应用，以及不同热电偶类型的选择。 电阻温度计（RTD）： 介绍了金属导体的电阻随温度变化而变化的原理。 红外测温仪： 讲解了基于物体热辐射测量温度的非接触式方法。 粘度测量： 毛细管粘度计： 介绍了通过测量液体流过细管的时间来确定粘度。 旋转粘度计： 详细讲解了不同类型旋转粘度计（同轴圆筒式、锥-板式）的工作原理，以及它们在测量牛顿流体和非牛顿流体粘度方面的应用。 落球/落柱粘度计： 介绍了通过测量小球或柱体在液体中下落的速度来确定粘度。 表面张力测量： 拉脱法： 介绍了通过测量将环或板从液面拉起的力来测量表面张力。 滴形法： 讲解了通过分析悬滴的形状来确定表面张力。 流量测量（已在流速部分部分提及，此处更侧重于累积流量和体积流量）： 涡轮流量计、电磁流量计、超声波流量计 的详细应用场景和校准。 容积式流量计： 如齿轮流量计、柱塞流量计等，适用于高粘度流体。 质量流量计： 如科里奥利质量流量计、涡轮质量流量计等，直接测量质量流量，不受流体密度变化影响。 第五部分：流场可视化技术 可视化技术能够直观地展现流体的运动形态，帮助理解复杂的流动现象。 示踪法： 示踪粒子： 介绍各种示踪粒子（如烟雾、水滴、染料、微球）的特性和选择原则。 油流显示： 在固体表面流动可视化中的应用。 染料注入法： 在透明流体中观察流线。 烟流显示： 在气体流动可视化中的应用。 光学可视化技术： 阴影法（Schlieren Method）和相位衬度法（Phase Contrast Method）： 介绍这些技术如何利用光波的相位变化来可视化密度梯度，适用于测量气体的密度变化，如激波、热边界层等。 全息摄影： 介绍利用全息技术记录和重建物体或流场的空间信息。 激光诱导荧光（LIF）： 在流场可视化中的应用，用于显示示踪粒子分布、温度场等。 粒子图像测速（PIV）与粒子追踪测速（PTV）： PIV作为一种全场速度测量技术，其可视化能力也是其重要优势，能够直观地呈现速度场和涡结构。PTV则侧重于追踪个体粒子的轨迹。 第六部分：数据处理与应用 数据后处理与分析： 介绍了流体力学数据分析的常用方法，如统计分析、频谱分析、相关分析、降维技术（如本征正交分解，POD）等。 仪器校准与维护： 强调了校准对于确保测量准确性的重要性，以及不同仪器的日常维护和保养。 案例研究与应用实例： 提供了多个在航空航天、汽车工程、生物医学、环境工程、能源开发等领域中测量技术的实际应用案例，使读者能够将理论知识与实际问题相结合。例如，讲解如何测量飞机机翼上的气流速度分布，如何分析心脏瓣膜处的血流动力学，如何研究风力涡轮机叶片上的气动载荷等。 新兴测量技术与发展趋势： 展望了微流控测量、纳米尺度测量、高超声速流动测量、以及人工智能在流体力学测量中的应用等前沿领域。 本书特点： 系统性强： 从基础理论到具体技术，层层递进，脉络清晰。 全面性广： 涵盖了流体力学测量领域的主要技术和方法。 实用性高： 强调了测量技术的实际应用和操作要领。 前沿性好： 关注新兴技术和未来发展方向。 图文并茂： 配备大量原理图、实物图和示意图，增强理解。 目标读者： 本书适合于机械工程、航空航天工程、化学工程、物理学、环境科学等相关专业的本科生、研究生，以及从事流体力学研究、工程设计和工业生产的工程师和科研人员。 《流体力学中的测量技术》将是您掌握流体世界秘密，解决复杂工程问题的强大助手。

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