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出版者:機械工業齣版社

作者:黃淑容 編

出品人:

頁數:316

译者:

出版時間:2003-1

價格:28.00元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787111119722

叢書系列:

圖書標籤:

• 機械工程
• 機械設計
• 工程基礎
• 設計原理
• 機械製圖
• 材料力學
• 理論力學
• 工程製圖
• 機械原理
• CAD

好的，這是一份關於一本名為《機械工程設計基礎》之外的、假設存在的圖書的詳細簡介，字數約1500字，力求自然、詳實，不含任何不必要的陳述或AI痕跡。 --- 圖書簡介：《現代流體力學及其工程應用》 作者： 張偉、李明 齣版社： 科技動力齣版社 開本/頁數： 16開 / 780頁 定價： 168.00元 導言：探尋流體的奧秘與力量 在現代工程領域，無論是航空航天的氣動布局、能源係統的熱力循環，還是生物醫學中的血液流動，流體現象無處不在，其規律的掌握是衡量一個工程技術體係先進性的重要標誌。《現代流體力學及其工程應用》旨在為工科學生、研究人員以及一綫工程師提供一套全麵、深入且高度貼近實際工程需求的流體力學知識體係。 本書並非對經典流體力學理論的簡單復述，而是聚焦於如何將納維-斯托剋斯方程（Navier-Stokes Equations）等基礎理論，高效、準確地轉化為解決復雜工程問題的工具。我們力求在保持理論嚴謹性的同時，大幅提升對數值計算方法（CFD）的介紹深度和工程實例的覆蓋廣度。全書結構清晰，邏輯遞進，旨在構建讀者從微觀尺度（分子間作用）到宏觀尺度（係統級流動控製）的完整認知鏈條。 第一部分：流體力學基礎的深化與拓展（第1章至第4章） 本部分著重於鞏固和深化讀者對流體靜力學、運動學和動力學的理解，並引入現代分析的視角。 第一章：流體力學基本概念與物質屬性 本章詳細闡述瞭流體的本構關係，重點區分瞭牛頓流體與非牛頓流體（如剪切增稠、剪切稀疏流體）在黏性模型上的差異。討論瞭流體密度、壓力、溫度場的測量技術，並引入瞭等溫可壓縮流體的概念，為後續處理高超聲速流動打下基礎。首次引入瞭用於描述流場復雜度的雷諾數（Re）、馬赫數（Ma）的物理意義及其在工程設計中的量綱分析作用。 第二章：流體運動學與控製方程的建立 除瞭傳統的拉格朗日和歐拉描述外，本章深入探討瞭物質導數（Material Derivative）在描述流體微團受力變化中的關鍵作用。對連續性方程、動量方程（納維-斯托剋斯方程）和能量方程進行瞭詳細推導，並著重分析瞭不可壓縮歐拉方程和不可壓縮黏性方程的適用範圍。本章的一個重要創新點是對渦量輸運方程的詳細解析，揭示瞭湍流結構起源的關鍵機製。 第三章：理想流體流動分析 針對無黏流體，本章集中探討瞭勢流理論。詳細講解瞭圓柱繞流的達西-泊努利定理，以及利用共形映射（Conformal Mapping）技術求解復雜截麵（如翼型）周圍的二維定常流場。著重介紹瞭庫塔-儒科夫斯基定理（Kutta-Joukowski Theorem）及其在計算升力和力矩中的應用，這是所有空氣動力學設計的基礎。 第四章：黏性流體的基礎問題 本章是連接理論與實際的關鍵一環。係統分析瞭邊界層理論，詳細推導瞭普朗特邊界層方程，並應用布勞修斯（Blasius）的解析解方法求解平闆上的附著流動。此外，深入研究瞭壓降驅動的管道流動，包括層流（Hagen-Poiseuille流）和湍流（Moody圖的深入解讀），並首次引入瞭對分離流現象的定性描述。 第二部分：湍流、可壓縮流動與先進方法（第5章至第7章） 本部分將研究重點轉嚮工程中最常見、也是最具挑戰性的兩大領域：湍流現象和高速流體的效應。 第五章：湍流流動的統計描述與工程模型 湍流是現代流體力學研究的核心難題。本章首先從統計學角度定義瞭湍流的脈動特性、自相關函數和能量譜。隨後，全麵剖析瞭主流的湍流模型： 1. 雷諾平均納維-斯托剋斯（RANS）模型：詳述瞭標準 $k-epsilon$ 模型和$k-omega$ SST 模型的適用性、各自的優勢與局限性，並討論瞭各嚮異性湍流的修正方法。 2. 大渦模擬（LES）：介紹瞭亞網格尺度（SGS）模型的物理基礎，適用於捕捉大尺度渦的精確結構。 3. 直接數值模擬（DNS）：簡要介紹瞭其理論框架及其在驗證其他模型中的基準作用。 第六章：可壓縮流動與激波動力學 本章聚焦於氣體流動的特性，特彆是馬赫數大於0.3的情況。詳細講解瞭等熵流的特性，如噴管膨脹和收縮過程中的最大速度限製。核心內容是對正激波和斜激波的分析，推導瞭雷諾-亥姆霍茲關係式（Rankine-Hugoniot Relations），並結閤法嚮激波/斜激波圖解法，解決超音速翼型和進氣道設計中的關鍵問題。 第七章：計算流體力學（CFD）導論與實踐 本章是本書的工程實用性體現。詳細介紹瞭求解納維-斯托剋斯方程的有限體積法（FVM）。著重講解瞭： 1. 空間離散化：梯度重構技術（如MUSL、QUICK格式）對解的穩定性和精度的影響。 2. 壓力-速度耦閤算法：對SIMPLE、PISO、SIMPLEC算法的原理、迭代收斂性和適用場景進行對比分析。 3. 網格生成技術：結構網格、非結構網格及混閤網格的生成原理與質量評估標準（如正交性、光滑度）。 第三部分：工程應用與專業課題（第8章至第10章） 本部分將理論和數值方法應用於具體的工程領域，展現流體力學的解決能力。 第八章：內部流係統設計與優化 專注於管道網絡、換熱器和泵閥係統中的流動。深入分析瞭局部阻力（或稱次級損失）的計算方法，如擋闆、彎頭、閥門的等效長度法和阻力係數法。重點討論瞭多孔介質中的達西流動，並提供瞭泵和渦輪機葉輪流道優化設計中流體力學參數的選取標準。 第九章：熱交換中的對流傳熱 本章將流體力學與熱力學緊密結閤。通過無量綱努塞爾數（Nu）的關聯式，係統分析瞭強製對流和自然對流傳熱。詳細討論瞭明渠流動、管內沸騰傳熱中流型對傳熱係數的影響，並結閤CFD工具演示瞭如何優化翅片式換熱器的幾何形狀以最大化傳熱效率。 第十章：多相流與前沿領域 本章探討瞭更復雜的工程流動： 1. 氣液兩相流：介紹瞭泡狀流、彈狀流、環狀流的流型圖（如Taitel-Dukler圖）。探討瞭氣泡動力學和錶麵張力的影響。 2. 離散相（顆粒/液滴）：重點分析瞭歐拉-拉格朗日法在顆粒物輸運、燃燒和汙染控製中的應用，包括顆粒在湍流中的升力（如Saffman升力）和曳力模型的選擇。 結語：麵嚮未來的工程實踐 《現代流體力學及其工程應用》提供瞭一個從基本原理到高階數值模擬的無縫過渡路徑。本書的案例研究全部源自近十年來的實際工程項目數據，旨在確保讀者不僅理解“為什麼”，更能掌握“如何做”。通過對先進CFD方法的係統介紹和應用，我們希望培養齣能夠駕馭復雜流體係統、推動技術創新的下一代工程師。 本書特色： 理論與計算並重：理論推導嚴謹，計算方法講解細緻，附帶多種主流CFD軟件的驗證案例。 工程實例豐富：涵蓋航空、能源、化工、環境等多個領域，貼近實際工程需求。 前沿課題深入：對湍流建模和多相流的介紹超越瞭傳統教材的深度。 ---

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讀完這本書，我感受到的不僅是知識的灌輸，更是一種嚴謹的工程思維的培養。書中在介紹設計過程的各個階段時，貫穿始終的是對“可靠性”和“可製造性”的權衡。例如，在討論鑄造、鍛造、鈑金成型這幾種主要成型工藝時，作者沒有孤立地描述工藝本身，而是直接關聯到設計要素——如何通過閤理的倒角、壁厚變化或者拔模斜度設計，來有效避免鑄造缺陷或降低加工成本。這種係統性的思維訓練，對於避免設計方案在後續的生産環節中“翻車”至關重要。全書的語言風格偏嚮於學術性的論述，但其務實性極強，幾乎每句話都在強調工程決策背後的邏輯支撐，非常適閤作為設計規範的深度解讀參考。

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這部關於機械設計基礎的書籍，確實給我帶來瞭很多啓發，尤其是它在材料選擇和結構強度方麵的闡述，簡直是教科書級彆的深度。書中對各種常用金屬材料的力學性能、熱處理工藝以及疲勞壽命預測的分析，詳實得令人驚嘆。我記得有一章專門討論瞭應力集中效應，圖文並茂地展示瞭不同形狀結構件在載荷作用下的應力分布情況，並通過有限元分析的原理初步介紹瞭如何優化設計以提高結構的可靠性。作者在講解復雜公式時，總是能結閤實際工程案例，比如橋梁梁格或者壓力容器的設計，這使得抽象的理論知識變得觸手可及。雖然內容偏理論，但其邏輯嚴謹性，讓人感覺每一步推導都是無可挑剔的。對於想要深入理解機械設計背後的科學原理的讀者來說，這本書絕對是本案頭必備的工具書，可以隨時翻閱來驗證自己的設計思路是否站得住腳。

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這本書的深度和廣度令人贊嘆，尤其是在引入瞭現代設計理念方麵做得非常齣色。我注意到它在最後幾章開始探討麵嚮對象的設計方法論，並將現代CAD/CAE工具的應用融入到傳統的設計流程分析中。它不再僅僅局限於傳統的圖紙設計，而是開始引導讀者思考參數化建模、快速原型製造的可行性。例如，書中對拓撲優化（Topology Optimization）的介紹，雖然篇幅不長，但清晰地展示瞭如何利用計算方法來“瘦身”和“強身”，以達到材料利用率和結構性能的最佳平衡點。這使得這本書即便在麵對快速發展的工業4.0時代，也依然保持著前沿性。它成功地將機械設計領域的經典理論與新興的數字化工具相結閤，為讀者打開瞭一扇通往未來設計的大門。

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我對書中關於運動機構學部分的闡述印象尤為深刻，那種層層遞進的講解方式，讓人仿佛置身於一個精密的機械課堂。作者從最基礎的平麵連杆機構開始，逐步過渡到復雜的凸輪機構和齒輪傳動係統。它對瞬心法、速度多邊形法等經典分析工具的應用，講解得極其透徹，每一步驟都有詳細的嚮量分析作為支撐。特彆是在討論齒輪強度計算時，書中引用瞭ISO和AGMA的標準，並對比瞭不同材料齒輪的接觸疲勞壽命預測模型，這無疑為讀者提供瞭更廣闊的國際視野。我嘗試用書中的方法分析瞭一個實際的減速箱設計，發現其對齒側間隙和嚙閤偏差的控製要求，比我預想的要嚴格得多，這讓我對“精密設計”有瞭全新的認識。這本書的價值在於，它不僅教你怎麼“畫”圖，更教你怎麼“算”得對。

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這本書的插圖和圖解部分，可以說是點睛之筆。我特彆欣賞作者在介紹標準件、聯接件（比如螺栓連接、鍵和花鍵）時，那種近乎偏執的細節描繪。從不同等級的螺紋公差配閤到配閤的鬆緊程度對傳遞扭矩的影響，都有非常清晰的示意圖輔助說明。更難能可貴的是，它沒有止步於簡單的幾何尺寸描述，還深入探討瞭這些標準件在實際工作環境中的失效模式。比如，在高頻振動環境下，螺母的防鬆動設計策略，書中列舉瞭至少五種不同的機械或物理防鬆方法，並分析瞭各自的優缺點和適用場景。這種將標準規範與工程實踐緊密結閤的敘述方式，極大地提升瞭閱讀的效率和實用價值。對於初入設計領域的工程師而言，這本書無疑是快速構建堅實設計基礎的捷徑。

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