力学名著译丛-流体动力学引论

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出版者:科学出版社
作者:巴切勒
出品人:
页数:707
译者:
出版时间:1997-11-01
价格:58.0
装帧:平装
isbn号码:9787030046321
丛书系列:力学丛书
图书标签:
  • 流体力学
  • 力学
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具体描述

力学名著译丛:经典力学理论与前沿进展 力学名著译丛系列致力于为中国读者引进和编译全球范围内具有里程碑意义的力学经典著作与最新的学术前沿成果。本译丛不仅涵盖了经典理论的系统阐述,更紧跟现代科学技术的发展,及时收录了在理论基础、计算方法以及工程应用中具有指导意义的力学专著。我们深知,力学是理解自然界和工程实践的基石,其发展与物理学、数学、计算机科学的进步息息相关。因此,本译丛的选书标准极为严格,力求涵盖从宏观连续介质力学到微观粒子相互作用的广阔领域。 本册力学名著译丛选取的著作,聚焦于力学领域中一系列至关重要的分支,它们共同构成了现代力学知识体系的核心骨架,并为跨学科研究提供了坚实的理论支撑。 --- 第一卷:刚体动力学与分析力学基础 本卷深入探讨了描述宏观物体运动的基本理论框架,强调从能量和约束角度对力学问题进行分析,这是从牛顿经典力学向更深层次理论过渡的关键。 1. 经典牛顿-欧拉方程的严谨推导与应用 本部分详尽回顾了牛顿运动定律在三维刚体运动中的应用,重点剖析了欧拉刚体动力学方程的建立过程。内容涵盖了刚体运动的自由度分析、角动量守恒的物理意义,以及如何利用刚体惯量张量来简化复杂运动的描述。特别关注了陀螺运动(如自由陀螺、受迫陀螺)的经典求解方法,包括欧拉角与四元数在描述大角度旋转中的优势与劣势。书中不仅提供了理论推导,还辅以大量工程实例,例如航空航天器姿态控制中的基础计算。 2. 拉格朗日力学:变分原理的威力 本章是分析力学体系的核心。它从达朗贝尔原理出发,构建了基于广义坐标的拉格朗日方程。详细阐述了速度和位置的独立性假设,引入了虚功原理作为分析力学问题的出发点。书中系统地介绍了拉格朗日量、哈密顿量与能量的关系,并展示了如何利用这些工具处理约束复杂的系统,如摆的运动、连接体的动力学等。对守恒量(如能量、动量、角动量)的识别,通过拉格朗日方程的直接积分,得到了清晰的展示。 3. 哈密顿力学:正则变换与相空间结构 作为拉格朗日力学的进一步深化,本卷着重介绍了哈密顿力学的建立,包括正则方程的推导。重点解析了正则变换的意义,特别是它如何用于简化动力学方程。相空间的几何解释被详细讨论,包括相轨迹的性质。最后,本部分涉及了泊松括号的概念及其在守恒律发现中的作用,为后续量子力学中的对应关系奠定了数学基础。 --- 第二卷:连续介质力学:弹性、塑性与粘性流动 本卷将视角从理想化的质点和刚体,转向描述真实物质的形变与流动,这是将理论力学与材料科学、工程结构紧密结合的桥梁。 1. 材料本构关系与应力-应变描述 本部分首先确立了描述连续介质内部状态的数学工具:柯西应力张量和广义应变张量(如Green-Lagrange应变张量、Almansi应变张量)。详细讨论了在小变形假设下,线弹性材料的本构关系,包括杨氏模量、泊松比等弹性常数的物理意义及其在三维应力状态下的矩阵表示(广义胡克定律)。对于各向异性材料(如复合材料),也给出了初步的讨论框架。 2. 经典弹性理论:平衡方程与边界值问题 本章专注于弹性力学的基本问题。推导了在静力学和动力学条件下的平衡方程,并讨论了位移场和应力场的协调方程。系统介绍了平面问题(如平面应力与平面应变)的解析解法,如 Airy 应力函数法。重点分析了常见的应力集中问题,如孔边效应和裂尖场的基线理论,为断裂力学的引入做准备。 3. 粘性流体动力学基础:纳维-斯托克斯方程的建立 本卷的另一核心是不可压缩牛顿流体的运动方程——纳维-斯托克斯(Navier-Stokes, N-S)方程的导出。从流体的质量守恒(连续性方程)和动量守恒出发,详细解释了粘性应力项的来源及其对流体运动的影响。本部分区分了层流和湍流的物理特征,并简要介绍了雷诺数的物理意义。对于特殊流动,如伯努利方程的严格推导及其在管道流动中的应用,进行了深入的讨论。 --- 第三卷:高级主题与计算方法 本卷面向对力学有深入研究需求的研究者和工程师,涵盖了力学理论的前沿发展趋势以及解决复杂工程问题的数值方法。 1. 塑性力学与损伤演化 本章超越了弹性极限,进入材料永久变形的范畴。详细介绍了屈服准则(如冯·米塞斯准则、特雷斯卡准则)的几何意义。重点阐述了流动法则(如增量理论)和硬化法则(随动硬化、随形硬化)如何与本构关系耦合。同时,引入了断裂力学中能量释放率的概念,讨论了材料在载荷下的损伤累积模型,为疲劳寿命的预测提供了理论基础。 2. 波动理论与振动分析 本部分集中于介质中应力波的传播。推导了一维和三维介质中的波动方程,并分析了纵波和横波的传播速度。讨论了材料阻尼对波传播的影响。在振动分析方面,系统地介绍了单自由度与多自由度系统的自由振动与受迫振动响应,重点关注特征值问题(固有频率和振型)的求解,以及利用模态叠加法处理复杂系统的瞬态响应。 3. 有限元方法(FEM)在力学中的应用 本卷的结论部分转向现代计算力学的核心——有限元方法。详细讲解了变分原理(如虚功原理)如何转化为有限元法的弱形式。内容涵盖了形函数(插值函数)的选择、单元刚度矩阵的装配过程,以及边界条件的施加。重点解析了位移控制方程的求解流程,并对一维梁单元和二维平面问题的单元构建进行了实例演示,使读者能够理解从连续介质到离散系统的数学转化过程。 --- 本书特色: 本书的编排遵循从基本原理到复杂应用的逻辑顺序,理论论述严谨,数学推导详尽。译者团队由长期从事力学教学与研究的资深学者组成,确保了译文的准确性和专业性。它不仅是理论力学、材料力学、流体力学等基础课程的优秀参考书,更是研究生和科研人员深入探索力学前沿的必备工具书。通过阅读本卷,读者将能构建起一个完整且相互关联的现代力学知识体系,为解决实际工程挑战奠定坚实的理论基础。

作者简介

George Keith Batchelor (8 March 1920 – 30 March 2000) was an Australian applied mathematician and fluid dynamicist. He was for many years the Professor of Applied Mathematics in the University of Cambridge, and was founding head of the Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics (DAMTP). In 1956 he founded the influential Journal of Fluid Mechanics which he edited for some forty years.

As an applied mathematician (and for some years at Cambridge a co-worker with Sir Geoffrey Taylor in the field of turbulent flow), he was a keen advocate of the need for physical understanding and sound experimental basis.

His An Introduction to Fluid Dynamics (CUP, 1967) is still considered a classic of the subject, and has been re-issued in the Cambridge Mathematical Library series, following strong current demand[1]. Unusual for an 'elementary' textbook of that era, it presented a treatment in which the properties of a real viscous fluid were fully emphasised.

目录信息

读后感

评分

是我这学期的textbook,所以在读原著,拿这个对着读,效果不错。但是我觉得比较难,不建议初学者读,还有,这个翻译不行,一字一句对着都直译,没有按照中文习惯调整,希望可以有人再翻译一次。。。原著1967年出版,40多年来,已经连着印了15版,堪称经典。

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是我这学期的textbook,所以在读原著,拿这个对着读,效果不错。但是我觉得比较难,不建议初学者读,还有,这个翻译不行,一字一句对着都直译,没有按照中文习惯调整,希望可以有人再翻译一次。。。原著1967年出版,40多年来,已经连着印了15版,堪称经典。

用户评价

评分

我必须强调这本书在“思维方式”上传授的价值,这远超出了任何一本教材的范畴。很多时候,我们学习物理,容易陷入一种“公式记忆”的误区。但这本著作彻底打破了这种模式。它更像是一份关于“如何进行物理建模”的指南。作者不断地提醒我们,任何理论的建立都是基于一组初始的假设和理想化模型,而理解这些假设的局限性,比死记硬背结论要重要得多。我特别喜欢书中对不同流体模型(比如理想流体与粘性流体)的对比分析,这种比较不仅清晰地展示了增加物理细节如何提升模型的描述能力,同时也教会我们如何根据问题的复杂程度,选择最合适的工具。这种批判性思维的培养,对于未来在科研或复杂工程问题中做决策至关重要。而且,阅读过程中,你会发现作者仿佛站在你的肩膀上,提前预判了你可能产生的疑问,并在下一段文字中就给出了精妙的解答或澄清。这种体贴入微的写作风格,极大地降低了独立学习的挫败感。这本书真正做到了“授人以渔”,它赋予读者的是一种分析和解决问题的框架,而不是一堆孤立的知识点。

评分

这部作品简直是理论物理学爱好者的福音,尤其是那些对宏观世界运作机制怀有深深好奇心的人。它的叙事方式非常引人入胜,作者似乎有一种魔力,能将那些原本晦涩难懂的数学公式和抽象概念,转化为一系列可以被清晰想象的物理图像。我特别欣赏它在阐述基本原理时所展现出的那种深度和广度,它不仅仅停留在“是什么”的层面,更深入挖掘了“为什么会这样”的根源。阅读过程中,我常常需要停下来,合上书本,在脑海中构建出那些流线、压力梯度和边界层演变的动态场景。作者对历史背景的梳理也做得非常到位,让你能感受到科学是如何一步步从经验观察发展到严谨的理论体系的,这种历史的厚重感,让枯燥的定律变得鲜活起来。对于想要系统提升自己物理直觉,而非仅仅应付考试的读者来说,这本书提供的思维训练价值无可估量。它教会你的不是如何解题,而是如何像一个真正的物理学家那样去思考问题,去观察自然界中那些无处不在的、看似简单的现象背后所蕴含的深刻规律。这本书的装帧设计也很考究,纸张的质感和字体的排版,都透露出一种对知识的尊重,让人愿意花时间沉浸其中,细细品味每一个推导过程。

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这本书带给我的最深层次的感受,是一种关于“系统性”的美感。它不像某些入门读物那样,只是零散地介绍一些有趣的现象,而是构建了一个宏大而又相互关联的理论体系。作者从最基础的连续介质假设开始,稳步推进到动量、能量和质量的守恒定律,然后逐步引入更复杂的流变学特性。这种循序渐进的构建过程,让读者能清晰地看到,整个流体力学的大厦是如何建立起来的。你不会觉得任何一个部分是多余的,每一个章节都是支撑上层结构的必要基石。更难能可贵的是,书中不仅强调了理论的刚性,也适当地穿插了一些历史上的争议和不同学派的观点,这使得整个学科的知识图谱显得更加立体和真实,而非教科书上那种“唯一真理”的刻板印象。对于有志于在相关领域进行深入研究的人来说,这本书无疑是打下坚实地基的最佳选择,它为你提供了足够的理论深度,让你在未来面对前沿问题时,能够迅速辨识出问题的本质,并知道从哪个理论框架去寻找解决方案。

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从排版和翻译质量来看,这部译作达到了教科书级别的标准。印刷质量非常清晰,即便是最复杂的希腊字母和下标符号,也不会出现模糊不清的情况,这在阅读那些需要高度集中注意力的数学推导时,是极其重要的体验保障。翻译团队的功力也值得称赞,他们显然不是简单地进行词对词的替换,而是真正理解了原著的科学语境,确保了专业术语在中文语境下的准确性和流畅性。很多时候,一个关键的物理概念,翻译得好不好,直接决定了读者是否能领会其精髓。例如,对于一些描述运动状态的动词选择,译者都经过了深思熟虑,使得行文在保持学术性的同时,避免了翻译腔的生硬感。这让我感到非常舒适,几乎忘记了自己正在阅读的是一部译著。另外,书中所附的插图,虽然数量上不算特别多,但每一张图都选得恰到好处,它们并非简单的装饰,而是对核心概念(比如涡旋结构或流线分离)的直观视觉辅助,极大地强化了文字的表达力。

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说实话,一开始翻开这本书,我还有点担心它会过于偏重于纯粹的数学推导,毕竟很多经典力学著作都有这种倾向,读起来就像在啃一块硬邦邦的石头。但这次的体验完全超出了我的预期。作者在处理那些复杂的偏微分方程组时,展现了一种令人惊叹的“平衡术”。他既没有为了追求数学上的完备性而牺牲物理图像的清晰度,也没有因为追求通俗易懂而弱化理论的严谨性。这种恰到好处的拿捏,使得即便是像我这样,在接触高等数学之后就多少有些生疏的读者,也能够跟上他的思路。尤其是在讲解能量守恒和动量守恒在特定约束条件下的应用时,那种层层递进的逻辑链条,让人拍案叫绝。你会发现,那些看似独立的物理定律,实际上是以一种极其优雅和统一的方式编织在一起的。全书的结构安排也颇具匠心,章节之间的衔接非常自然,仿佛在进行一场精心编排的对话,引导你从一个熟悉的起点,稳步迈向未知的领域。对于工程背景的读者来说,书中的许多实例都具有很强的启发性,它们能帮助我们将抽象的理论知识,迅速“锚定”到实际可观察的物理现象上。

评分

斯托克斯定理就是这本书的全部核心理论之一;解偏微分方程是本书一个基础。工程应用类

评分

从12年~17年之间翻了好多遍。

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斯托克斯定理就是这本书的全部核心理论之一;解偏微分方程是本书一个基础。工程应用类

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斯托克斯定理就是这本书的全部核心理论之一;解偏微分方程是本书一个基础。工程应用类

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从12年~17年之间翻了好多遍。

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