环境水力学

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出版者:水利水电出版社
作者:徐孝平
出品人:
页数:141
译者:
出版时间:1991-10
价格:11.80元
装帧:简裝本
isbn号码:9787508413990
丛书系列:
图书标签:
  • 自然科学
  • 环境
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具体描述

《流体力学基础原理与工程应用》 内容概述 本书旨在为读者提供一个全面而深入的流体力学知识体系,从基础理论出发,逐步拓展至各种实际工程中的应用。全书共分为四个部分,涵盖了流体静力学、流体动力学、量纲分析与相似理论、以及水力学中的常见问题及工程实践。 第一部分:流体静力学 流体静力学是研究静止流体受力特性的学科。本部分首先介绍了流体及其基本性质,包括密度、比重、粘度、表面张力、压缩性等,并阐述了这些性质在不同流体介质中的表现。接着,详细讲解了流体静压强产生的规律,包括压强与深度的关系,以及在不同形状容器中流体静压强的分布情况。 特别地,本书深入探讨了液体内部压强及其在容器壁和底部产生的力。通过引入压强计的概念,讲解了如何测量流体静压强,并介绍了各种类型的压强计,如U形管压强计、斜管压强计等,以及它们在实际测量中的应用。 浮力是流体静力学中的一个重要概念。本书详细阐述了阿基米德原理,解释了物体在流体中所受浮力的大小和方向,并以此为基础,讲解了浮体和潜体的稳定性问题。通过对重心和浮心位置的分析,揭示了物体漂浮和沉没的条件,以及如何判断其稳定性。 此外,本书还引入了连通器原理,解释了连接在一起的静止同种液体,其液面会保持同一高度的现象,并分析了其在水库、闸门等工程中的应用。最后,对流体静力学中的总压强和作用在平面及曲面上的静水总压力的计算方法进行了详细推导和讲解,为后续工程应用奠定坚实基础。 第二部分:流体动力学 流体动力学是研究运动流体的学科。本部分从流体的运动描述入手,介绍了流线、迹线、涡线等概念,以及流体运动的两种基本模式:层流和紊流。对流速、流率(流量)的定义和计算进行了详细阐述,并引入了连续性方程,这是描述流体质量守恒的基本方程。 能量方程是流体动力学中一个核心的原理。本书深入讲解了伯努利方程,它基于能量守恒原理,阐述了理想流体在稳定流动中,单位体积的能量(动能、势能、压强能)之和为常数。在讲解伯努利方程时,特别区分了理想流体和实际流体,并详细介绍了实际流体流动中不可避免的能量损失,即沿程损失和局部损失。 沿程损失是指流体在管道内流动时,由于粘性作用引起的能量损失,本书通过达西-谢才公式和曼宁公式等,给出了计算沿程水头损失的方法,并详细分析了雷诺数、管径、管壁粗糙度等因素对沿程损失的影响。 局部损失是指流体在经过阀门、弯头、变径等局部构件时引起的能量损失,本书列举了各种常见局部构件,并介绍了计算局部水头损失的方法,通常采用局部阻力系数的表征方式。 本部分还重点讲解了流体流动中的相似理论和量纲分析。通过对相似准则(如雷诺数、弗劳德数、马赫数等)的介绍,阐述了如何利用模型试验来研究原型工程中的流体流动问题。量纲分析方法则为确定影响流体流动性能的关键无量纲参数提供了有效的工具。 第三部分:量纲分析与相似理论 量纲分析与相似理论是解决复杂流体力学问题的重要手段,尤其是在缺乏解析解的情况下。本部分首先介绍了物理量的量纲和单位,以及量纲分析的基本原理。 详细讲解了π定理(Buckingham π Theorem),并演示了如何利用π定理将一个复杂的多变量问题,归结为只包含少数几个无量纲参数的函数关系。通过实例,如管道中的水头损失、水翼上的升力等,展示了如何通过量纲分析确定控制流体流动的主要无量纲参数。 接着,本书深入探讨了相似准则。这些准则是在量纲分析的基础上,根据不同物理现象的主要影响因素确定的。例如,雷诺数(Re)代表惯性力与粘性力的比值,在描述流体粘性引起的流动现象时尤为重要;弗劳德数(Fr)代表惯性力与重力的比值,在处理自由表面流(如船舶航行、明渠流动)时起关键作用;马赫数(Ma)代表流体速度与声速的比值,在处理可压缩流体流动时(如高速飞行器)至关重要。 本书通过丰富的实例,展示了如何根据具体的工程问题,选择合适的相似准则,并解释了模型试验的设计原则。模型试验的优势在于可以节约成本,缩短周期,并能在安全可控的条件下研究原型问题。同时,本书也强调了模型试验的局限性,以及如何处理模型与原型之间的尺度效应。 第四部分:水力学中的常见问题及工程实践 本部分将前几部分介绍的理论知识应用于实际工程问题。首先,详细讲解了管道输水,包括恒定流和非恒定流的计算,以及管网水力计算的方法。讨论了管道中水锤现象的产生机理、危害以及防护措施,并介绍了多种管路系统设计中的水力计算方法,如串联管道、并联管道、环形管网等。 接着,本书深入探讨了明渠流水力学。介绍了均匀流、非均匀流(变化流)的概念,以及曼宁公式在明渠均匀流计算中的应用。详细讲解了明渠中的能量方程和动量方程,并重点阐述了水跃(hydraulic jump)的形成、特征和应用,如用于耗散过多的水流能量,稳定渠底冲刷等。 闸门和溢流堰是水利工程中常见的水工建筑物。本书详细讲解了不同类型闸门的受力分析和泄流计算,如平板闸门、弧形闸门等。对于溢流堰,则详细介绍了不同堰剖面(如薄壁堰、宽顶堰、轮廓堰)的泄流公式,以及流量与堰顶水头、堰长的关系。 此外,本部分还涉及到水泵和水轮机的水力学。介绍了离心泵、轴流泵等不同类型水泵的工作原理、性能曲线以及如何进行水泵选型。对于水轮机,则讲解了水力机械中的能量转换过程,以及不同类型水轮机(如混流式、轴流式、径流式)的性能特点。 最后,本书还触及了一些其他重要的水力学工程应用,例如水土保持中的侵蚀和输沙问题,以及河流治理和河道整治的基本原理。通过这些实际案例的分析,本书旨在帮助读者将抽象的流体力学理论转化为解决实际工程问题的能力。 本书特色 理论与实践并重: 本书不仅深入阐述了流体力学的基本理论,更注重将理论知识应用于实际工程问题,提供了大量的工程算例和分析。 结构清晰,逻辑性强: 全书体系完整,从基础概念到复杂应用,层层递进,逻辑严谨。 语言通俗易懂: 避免使用过于晦涩的专业术语,力求以清晰易懂的语言解释复杂的流体力学概念。 内容丰富,覆盖面广: 涵盖了流体力学从静止到运动,从理论到应用的多个重要方面,适合不同层次的读者。 图文并茂: 配备了大量图表,形象地展示了流体运动的现象和工程结构,有助于读者理解。 目标读者 本书适合土木工程、水利工程、环境工程、机械工程等相关专业的本科生、研究生,以及从事相关工程领域的工程师、科研人员和技术人员阅读。对于希望系统学习流体力学基础知识,并将其应用于工程实践的读者,本书将是极佳的选择。

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读后感

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用户评价

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我发现这本书最令人称道的一点,在于其跨学科的广博视野和强烈的现实关怀。它不仅仅局限于水流本身的运动规律,而是巧妙地将生态学、地质学甚至气候变化的影响整合进来,构建了一个多维度的分析框架。例如,在讨论河流冲淤平衡时,书中引入了植被对水流阻力的影响,这让我意识到,单纯的水力模型如果不考虑生物因素,其预测结果很可能存在偏差。这种“大水文”的思维模式,在当前的全球环境治理中显得尤为重要。我特别关注了其中关于城市内涝风险评估的部分,作者提出的多情景耦合分析方法,直接对接了当前城市韧性建设的需求。这本书的价值不在于它提供了多少现成的答案,而在于它提出了多少重要的问题,并引导读者去构建解决这些复杂问题的工具箱。它是一本充满时代印记的专业书籍,反映了当代水环境科学对可持续发展的迫切关注。

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坦白说,这本书的内容难度设置极具挑战性,但正是这种“硬核”的特性,才让我体会到了攻克难题后的巨大成就感。它显然不是一本旨在提供快速解决方案的“速成指南”,而是一部旨在培养系统性思维的深度著作。书中对非线性水动力学方程组的求解方法的探讨,涉及到了前沿的数值计算技术,这对我的知识结构是一次彻底的“洗礼”。我花了好几周的时间,反复琢磨其中关于边界条件设定的细节,尤其是在处理复杂海岸线或河口区域时的敏感性分析部分。作者在讨论不同数值格式的收敛性和稳定性时,那种严谨的论证过程,让我领悟到工程实践背后所蕴含的深厚理论基础。读完后,我感觉自己看待水流现象的视角都提升了一个层次,不再满足于表面的现象描述,而是开始探究其背后的数学本质。对于有志于在水资源领域深耕的学者而言,这本书提供了必要的“思想武器”。

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这本书的排版和图表设计给我留下了极为深刻的印象,简直称得上是一场视觉与知识的盛宴。我通常对技术性很强的书籍阅读起来会有些吃力,但翻开这本,立马就被那种精心制作的插图所吸引。每一个示意图都精准地捕捉了水流运动的核心特征,无论是层流还是湍流的描述,都清晰到令人叹服。更妙的是,作者没有简单地堆砌公式,而是通过大量的对比图和流程图,将抽象的物理过程具体化了。我记得有一章专门讨论了水库的进排沙机制,书中使用的那些三维剖面图,简直是把地下看不见的水下工程现象,活灵活现地呈现在了眼前。阅读体验是极其流畅的,仿佛有一位耐心的导师,拿着激光笔,指引你一步步穿梭于复杂的流域系统之中。这种对细节的极致追求,体现了作者对读者学习体验的尊重,也彰显了全书内容的高质量标准。

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这本关于水环境的著作,无论从哪个角度切入,都展现出一种扎实的理论功底和对实际问题的深刻洞察。我尤其欣赏作者在阐述水动力学基本原理时所采用的那种清晰、循序渐进的叙事方式。那种将复杂的数学模型,通过生动的案例和直观的图示,巧妙地转化为可理解的概念,让即便是初次接触这个领域的读者,也能迅速跟上节奏。比如,它对污染物在河流、湖泊中输移扩散过程的建模分析,简直是教科书级别的范例。书中并没有停留在纯粹的理论推导上,而是大量引用了世界各地实际工程中的数据和观测结果进行验证,这极大地增强了说服力。我感觉作者仿佛是一位经验丰富的工程师,他不仅知道“是什么”,更知道“为什么会这样”,以及“我们该如何应对”。对于那些需要进行水质模拟、防洪设计或生态修复规划的专业人士来说,这本书无疑是一份宝贵的参考手册,其深度和广度都远超一般的教材范畴。它提供了一个完整的知识框架,让人在面对复杂的水环境问题时,不再感到无从下手。

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从装帧和整体编排来看,这本专业的学术专著,展现出一种沉稳而可靠的气质。纸张的质感很好,文字的墨色清晰,长时间阅读下来眼睛不容易疲劳,这对于一本需要反复查阅的工具书来说至关重要。我特别欣赏作者在章节末尾设置的“拓展阅读”和“思考题”部分,这些小小的设计,极大地丰富了我的学习路径。思考题往往不是直接可以从正文中找到答案的,它们需要读者综合运用前面学到的知识,进行批判性思考和初步的推演,这极大地促进了知识的内化。与市面上很多追求花哨和快速结论的书籍不同,这本书的态度是极其谦逊而又自信的——它不急于炫耀最新的成果,而是专注于打牢最核心的根基。对于每一个严肃对待专业学习的人来说,这种“慢工出细活”的匠人精神,是这本书最值得称赞的地方。它就像一位老教授的毕生心血结晶,厚重而实在。

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