計算流體力學方法及應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:北京航空航天大學齣版社

作者:閻超

出品人:

頁數:269

译者:

出版時間:2006-6

價格:44.00元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787810778701

叢書系列:

圖書標籤:

• CFD
• 計算流體力學
• 高速
• 計算數學
• 計算力學5
• 氣動
• 格式
• 大學基礎課
• 計算流體力學
• CFD
• 流體動力學
• 數值方法
• 工程應用
• 科學計算
• 傳熱
• 多相流
• 有限體積法
• 湍流模型
• 計算物理

《流動的奧秘：流體力學原理與工程實踐》 內容概要： 本書旨在深入淺齣地闡述流體力學的基本原理，並將其巧妙地應用於解決實際工程問題。從流體的宏觀運動規律到微觀分子行為，本書構建瞭一個清晰而係統的知識框架，讓讀者能夠深刻理解流體在自然界和工程領域中的廣泛影響。我們不局限於理論公式的推導，更注重引導讀者理解物理過程背後的本質，並通過大量的工程案例分析，展示流體力學知識的強大實踐價值。 第一章：流體靜力學——靜止中的力量 本章將帶領讀者走進流體靜力學領域，探討在沒有宏觀運動的情況下，流體所錶現齣的特性以及其作用力。我們將從流體最基本的定義開始，區分其與固體的不同之處，並引入密度、比重、壓強等關鍵概念。 流體的基本性質： 探討流體的連續性、可壓縮性與不可壓縮性，以及粘性對流體行為的影響。我們將理解流體為何會“流動”，以及其內在的變形能力。 壓強及其分布： 深入分析靜止流體內部的壓強是如何産生的，以及它隨深度的變化規律（靜水壓強公式）。我們將學習計算不同高度和形狀容器中流體的壓強，並理解其方嚮性——壓強在任意方嚮上都是相等的。 帕斯卡原理與連通器原理： 介紹帕斯卡原理，解釋力如何在密閉流體中傳遞，這是液壓係統工作的基礎。我們將通過實際例子，如韆斤頂，來理解這一原理的強大力量。連通器原理則會讓我們明白，在靜止狀態下，相同液麵的高度差與容器形狀無關，這在水塔、水位計等應用中至關重要。 浮力與阿基米德原理： 詳細講解浮力産生的機製，並引入阿基米德原理，解釋浸在流體中的物體所受的浮力等於它排開的流體所受的重力。我們將通過分析物體的沉浮條件，理解船隻為何能夠漂浮，以及熱氣球的升空原理。 流體靜力學中的應用： 結閤工程實例，如壩體設計中的壓強計算、潛水艇的浮沉控製、船體的穩性分析等，展示流體靜力學在保障工程安全和結構設計中的核心作用。 第二章：流體動力學基礎——流動的規律 本章將轉嚮流體運動的研究，即流體動力學。我們將從描述流體運動的基本概念入手，逐步深入到能量守恒和動量守恒定律在流體運動中的具體體現。 流體運動的描述方法： 介紹歐拉法和拉格朗日法這兩種描述流體運動的經典方法。歐拉法關注空間中固定點的流體速度，而拉格朗日法則追蹤單個流體質點的運動軌跡。 流綫、跡綫與塵綫： 定義流綫（任意時刻，與速度矢量相切的麯綫）、跡綫（單個流體質點在一段時間內留下的軌跡）和塵綫（同一時刻，從固定點流齣的所有流體質點留下的軌跡），並理解它們在可視化流體運動中的重要性。 質量守恒（連續性方程）： 推導並解釋連續性方程，它描述瞭在流體運動過程中，流體的質量是守恒的。對於不可壓縮流體，我們將看到流速與管道截麵積之間的反比關係（流量恒定），這在水管輸送、風扇設計中有廣泛應用。 能量守恒（伯努利方程）： 核心內容是伯努利方程的推導和應用。我們將理解伯努利方程如何體現流體在運動過程中，總能量（包括靜壓能、動能和位能）守恒的原理。通過對伯努利方程各項的分析，我們將揭示流速增加導緻壓強降低的現象，這解釋瞭飛機機翼的升力産生原理，以及文丘裏流量計的工作方式。 動量守恒（動量方程）： 介紹動量方程，它描述瞭流體在受力作用下的動量變化。我們將利用動量方程分析射流衝擊力、管道中的推力以及推進器的工作原理。 流體的分類： 區分理想流體和真實流體，以及層流和湍流。理解粘性對流體流動模式的影響，以及雷諾數作為判斷流體流動狀態的重要無量綱參數。 第三章：粘性流體流動——摩擦的代價 本章將聚焦於真實流體，即具有粘性的流體的流動特性。我們將深入探討粘性如何影響流體運動，並引入與粘性流動相關的關鍵概念。 粘性與剪切應力： 詳細解釋粘性的物理本質，即流體內部的摩擦力。我們將理解粘性如何在流體層之間産生剪切應力，以及牛頓粘性定律如何描述這種關係。 邊界層理論： 介紹邊界層概念，它描述瞭流體在固體錶麵附近由於粘性作用而形成的薄層。我們將理解邊界層的發展、分離以及它對阻力産生的重要影響。 管道內流動： 分彆討論圓形管道內層流和湍流的流動特性。我們將介紹層流中的速度分布（拋物綫形），以及湍流中更復雜的混閤過程。同時，我們將引入達西-魏斯巴赫方程，用於計算管道中的壓強損失。 阻力和升力： 深入分析物體在流體中運動時所受到的阻力（平行於流動方嚮的力）和升力（垂直於流動方嚮的力）。我們將探討不同形狀物體（如球體、圓柱體、翼型）的阻力係數和升力係數，並理解它們與雷諾數、攻角等因素的關係。 相似性原理與量綱分析： 介紹相似性原理，它允許我們通過對模型進行試驗來預測大型結構在實際工況下的流體行為。量綱分析（如π定理）將幫助我們確定影響流體現象的關鍵無量綱參數，如雷諾數、馬赫數、普朗特數等，為實驗設計和數據關聯提供理論基礎。 第四章：可壓縮流體流動——速度與密度的交互 本章將探討當流體速度接近聲速，或受壓強變化影響顯著時，其密度的變化變得不可忽略的情況。 可壓縮流動的基本概念： 引入馬赫數，用於錶徵流體速度與當地聲速之比。區分亞聲速、跨聲速、超聲速和高超聲速流動。 聲速與衝擊波： 講解聲速的産生機理，以及在可壓縮流體中，當流速超過聲速時，會産生衝擊波。我們將分析衝擊波的形成、傳播及其對流體性質的突變影響。 絕熱流動與等熵流動： 討論在能量交換忽略不計（絕熱）或熵保持不變（等熵）的條件下，可壓縮流動的能量和動量守恒。 噴管與擴張管流動： 分析在喉部帶有收縮段和擴張段的噴管中，可壓縮流體的流動特性。我們將理解如何通過設計噴管來加速或減速流體，這在航空發動機、火箭推進器等領域至關重要。 超聲速流動的現象： 探討超聲速流動帶來的特殊現象，如馬赫錐、聲爆等，並簡要介紹其在航空航天工程中的應用。 第五章：多相流體流動——混閤的挑戰 本章將把研究範圍擴展到由兩種或兩種以上不同相態（如氣-液、固-液、氣-固）組成的流體係統的流動。 多相流動的分類與特點： 介紹不同類型多相流動的定義，如氣泡流、液滴流、夾帶流、環狀流等，並分析其流動行為的復雜性。 相間作用： 探討不同相態之間存在的相互作用，包括質量傳遞、動量傳遞和能量傳遞。我們將理解相間作用如何影響整體流動的行為。 多相流動的工程實例： 結閤實際案例，如氣液兩相流在化工反應器中的傳質傳熱、固液兩相流在輸送管道中的顆粒沉降、氣固兩相流在流化床中的應用等，展示多相流體在工業生産中的普遍性和重要性。 多相流動的研究方法： 簡要介紹多相流動的建模和仿真技術，包括歐拉-歐拉模型、歐拉-拉格朗日模型等，以及實驗測量技術。 第六章：流體力學在工程實踐中的應用——案例分析 本章是本書的實踐升華，通過一係列精心挑選的工程案例，將前幾章所學的流體力學原理融會貫通，展現其解決實際問題的強大能力。 航空航天工程： 飛機設計： 詳細分析機翼的升力産生原理，以及飛機起飛、巡航、著陸過程中的空氣動力學行為。探討不同構型的飛機（如戰鬥機、客機）的空氣動力學設計要點。 火箭與導彈： 分析火箭發動機噴管設計中的可壓縮流動，以及導彈飛行過程中的氣動阻力和穩定性。 能源與動力工程： 水輪機與風力發電機： 講解葉片上的流體作用力如何驅動轉子鏇轉，以及提高能量轉換效率的設計考慮。 鍋爐與換熱器： 分析燃燒過程中的氣體流動，以及蒸汽、水等介質在換熱器中的流動與換熱過程，強調流動模式對傳熱效率的影響。 管道輸送： 深入探討長距離輸送油、氣、水等流體時的壓強損失計算、泵的設計與選型，以及管道腐蝕與磨損的流體力學因素。 土木與環境工程： 橋梁與高層建築的風荷載： 分析風力對結構物的影響，以及如何通過氣動外形設計來減小風緻振動。 河流與渠道的水力學： 研究河流的衝刷與淤積，以及水壩、溢洪道的泄洪設計，關注水流穩定性與泥沙輸移。 汙染物擴散： 探討大氣和水體中汙染物擴散的機理，為環境保護和汙染治理提供科學依據。 生物醫學工程： 血液循環： 分析人體血管中血液的流動特性，研究動脈粥樣硬化、心髒瓣膜疾病等的流體力學機製。 呼吸係統： 模擬人體呼吸過程中的氣體流動，以及在吸入器、呼吸機等醫療設備中的應用。 結語： 《流動的奧秘：流體力學原理與工程實踐》是一本麵嚮工程技術人員、研究生以及對流體力學感興趣的讀者的綜閤性教材。本書力求在理論嚴謹與工程應用之間取得平衡，通過清晰的邏輯、豐富的圖示和深入的案例分析，幫助讀者掌握流體力學的核心知識，並能夠靈活運用到實際工作中，解決復雜工程問題，不斷推動技術進步。掌握瞭流動的原理，就如同掌握瞭自然界和工程界最活躍、最普遍的力量之一，為創新和發展提供瞭源源不斷的動力。

評分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖錶質量令人印象深刻，這在很多技術書籍中是比較少見的。清晰的流程圖和高質量的等值綫圖，極大地輔助瞭抽象概念的理解。我特彆喜歡作者在解釋數值誤差來源時所采用的對比分析——將截斷誤差、離散誤差和捨入誤差放在一起進行量化比較，這使得“精度”這個模糊的概念變得非常具體。不過，有一個小小的遺憾是，書中雖然提到瞭現代CFD軟件的後處理能力，例如CFD-Post或ParaView，但對於如何有效地從大量模擬數據中提取有意義的物理洞察，也就是“數據挖掘”的部分，討論得不夠深入。現代CFD的挑戰已經從“算得齣”轉嚮瞭“算得對且看得懂”，書中在後者方麵可以有更多的筆墨來指導讀者如何進行嚴謹的科學判斷，避免“假陽性”的結果誤導。

评分☆☆☆☆☆

我對這本書的評價是，它更像是一本工具書，而不是一本入門教材。內容密度非常高，每一個公式和每一個圖例背後似乎都隱藏著大量的計算經驗和陷阱規避的智慧。我特彆欣賞作者在章節末尾設置的“工程案例分析”部分，這些案例並非簡單的教科書式的理想流場，而是貼近工業界真實問題的復雜流動，比如高超聲速繞流的熱防護問題，或者多孔介質中的滲流分析。這些案例的引入，極大地增強瞭本書的實踐價值。然而，也正因為內容過於聚焦於“方法及應用”，對於CFD求解器的底層編程實現，例如時間步進算法的穩定性分析和大規模並行計算（MPI/OpenMP）的優化策略，介紹得相對簡略。對於想深入到CFD代碼開發層麵的讀者來說，可能還需要結閤其他更偏嚮於數值計算或高性能計算的專業書籍進行補充學習。總體而言，如果你需要一本能快速指導你解決特定工程流場問題的技術指南，這本書非常閤適。

评分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的感受是其深厚的學術底蘊和對流體力學基礎的尊重。作者在介紹諸如有限體積法的守恒性、一緻性、穩定性的理論基礎時，毫不含糊，引用瞭大量的經典文獻，構建瞭一個堅實的理論框架。這使得讀者在使用任何CFD軟件包時，都不會盲目地相信軟件的默認設置，而是能基於物理和數學原理做齣明智的修改。我花費瞭大量時間研究瞭關於求解器部分，特彆是壓力-速度耦閤算法，如SIMPLE族算法的收斂機理。作者對該算法迭代過程中殘差震蕩現象的分析，非常到位，並給齣瞭幾種實用的預處理和欠鬆弛策略。我認為，這本書的價值在於它教會瞭讀者“為什麼”要這麼做，而不是簡單地告訴讀者“怎麼做”。對於培養下一代能獨立進行科學研究的工程師，這種深層次的理解至關重要。

评分☆☆☆☆☆

這本《計算流體力學方法及應用》讀下來，感覺作者在理論深度和工程實踐之間找到瞭一個微妙的平衡點。書中對納維-斯托剋斯方程的各種數值離散方法的闡述，從最基礎的有限差分到更現代的有限體積法，都給齣瞭詳盡的數學推導和物理意義的解釋。尤其是在處理復雜邊界條件和湍流模型時，作者的講解非常透徹，讓人能清晰地理解不同模型（比如RANS、LES）的優缺點及其適用範圍。我印象最深的是關於網格生成策略的那一章，書中不僅介紹瞭結構網格，還花費大量篇幅討論瞭非結構網格和混閤網格的構建技巧，這對於處理實際工程中的復雜幾何體至關重要。整個行文邏輯清晰，從理論的建立到算法的實現，再到最終結果的後處理和驗證，都形成瞭一個完整的閉環。對於初學者來說，可能需要一些流體力學和偏微分方程的基礎知識纔能完全消化，但對於有一定基礎的研究人員或工程師，這本書無疑是一本極佳的參考手冊，能夠有效指導他們在實際項目中選擇和應用恰當的CFD工具和方法。

评分☆☆☆☆☆

這本書的覆蓋麵確實很廣，從經典的不可壓縮流（如浸入式邊界法）到高焓、高馬赫數下的化學反應流（引入瞭反應動力學耦閤）。但是，在某些前沿領域，例如基於網絡的方法（Lattice Boltzmann Method, LBM）的介紹，篇幅相對較短，更像是一個腳注而非一個獨立係統進行深入探討。這可能是受限於篇幅或者作者的專業領域側重，但對於希望瞭解全景CFD技術棧的讀者來說，會略感不足。另外，關於耦閤問題（如FSI，流固耦閤），書中主要集中在單嚮或弱耦閤的迭代策略上，對於需要考慮流體與結構之間強非綫性反饋機製的復雜問題，例如湍流邊界層誘發的疲勞破壞，指導性信息略顯不足。盡管如此，它仍然是一本非常紮實的參考書，尤其適閤那些需要在傳統CFD框架內解決復雜傳熱或化學反應工程問題的專業人士。

评分☆☆☆☆☆

詳細介紹瞭各種紊流模型

评分☆☆☆☆☆

內容比較新，算是新書裏麵有特色的。

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感覺不是太適閤初學者，大部分內容都是大概講述一下，但還是屬於不錯的一本書。

评分☆☆☆☆☆

內容比較新，算是新書裏麵有特色的。

评分☆☆☆☆☆

內容比較新，算是新書裏麵有特色的。