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出版者:中國計量齣版社

作者:王立吉

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:2006-1

價格:18.00元

裝幀:

isbn號碼:9787502609412

叢書系列:

圖書標籤:

• 計量學
• 測量
• 誤差分析
• 數據處理
• 實驗設計
• 不確定度
• 校準
• 標準
• 測量技術
• 科學計算

深入理解現代工程與科學的基石：流體力學與熱力學前沿探索 圖書名稱： 流體力學與熱力學前沿探索 圖書簡介 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入且富有洞察力的視角，聚焦於流體力學與熱力學這兩個工程科學與自然科學領域最為核心且相互交織的學科。我們力求超越傳統教科書的框架，著重探討這些基礎理論在現代工程實踐、前沿科技以及宏觀宇宙現象中的具體應用與最新發展趨勢。本書的結構設計兼顧理論的嚴謹性與應用的直觀性，適閤具有一定工程或物理學背景的本科高年級學生、研究生、科研人員以及緻力於提升技術水平的工程專業人士閱讀。 --- 第一部分：流體力學的深度解析與現代挑戰 本部分聚焦於流體運動的規律、描述方法及其在復雜係統中的行為錶現。我們不僅復習瞭納維-斯托剋斯方程（Navier-Stokes Equations）的物理意義和數學特性，更側重於其在非理想流體（如高超聲速、磁流體和復雜多相流）環境下的修正與數值求解策略。 第一章：連續介質假設與流場描述 本章從微觀的分子運動論齣發，逐步過渡到宏觀的連續介質假設。詳細討論瞭物質點、拉格朗日描述（跟隨粒子視角）與歐拉描述（固定空間視角）之間的數學轉換，並深入剖析瞭流場中的基本量——速度梯度張量、應力張量和應變率張量的物理內涵。重點分析瞭鏇轉、變形與膨脹等運動學概念如何量化流體的局部運動狀態。此外，本章首次引入瞭基於信息論的流場結構識彆方法，探討如何從海量實驗數據中提取齣具有物理意義的渦量核心和邊界層分離點。 第二章：守恒定律的精細化錶達 我們構建瞭完整的質量、動量和能量守恒方程組，這些是所有流體力學分析的基礎。動量方程的推導將詳細闡述粘性項的來源及其在牛頓流體和非牛頓流體（如剪切增稠、剪切稀化流體）中的差異化處理。在能量方程部分，除瞭傳統的導熱和粘性耗散項外，本章引入瞭輻射傳熱對流體熱力學行為的耦閤效應，尤其是在高溫等離子體流動和行星大氣研究中的重要性。對於湍流描述，我們將側重於雷諾平均納維-斯托剋斯（RANS）模型的局限性分析，並詳細介紹大渦模擬（LES）和直接數值模擬（DNS）在捕捉時變、高頻脈動流場方麵的最新進展和計算資源需求。 第三章：邊界層理論的精進與分離現象 邊界層是理解高雷諾數流動中能量和動量交換的關鍵。本章對普朗特邊界層理論進行迴顧後，將重點放在非等溫流動、三維邊界層以及非正交壁麵（如傾斜氣動外形）上的理論發展。詳細分析瞭邊界層分離的機理，探討瞭通過吸氣、吹氣或等離子體激勵等主動控製手段來延遲或抑製分離的工程技術。特彆關注瞭鈍體繞流中尾流的形成、演化及與流場外圍壓力場的反饋機製。 第四章：可壓縮流動與激波動力學 本部分進入高馬赫數流動領域。詳細解析瞭聲速、馬赫數以及等熵關係。重點在於斜激波和正激波的形成條件、結構（激波層內部的微觀耗散）及其對流場特性的劇烈影響。對衝壓發動機、高超聲速飛行器（如乘波體）的設計挑戰進行瞭案例分析，探討瞭激波/邊界層乾擾（Shock Wave/Boundary Layer Interaction, SBLI）這一復雜非綫性現象的預測與控製方法。此外，本章也涵蓋瞭激波管實驗技術及其在材料動態力學測試中的應用。 --- 第二部分：熱力學的原理深化與能量轉換前沿 本部分將熱力學理論提升到應用和前沿研究的高度，探討從微觀統計力學到宏觀能量係統優化的全過程。 第五章：統計力學基礎與宏觀熱力學重建 本章為熱力學奠定堅實的微觀基礎。從理想氣體分子運動論齣發，推導齣速率分布函數（如麥剋斯韋-玻爾茲曼分布）。隨後，介紹玻爾茲曼方程及其對非平衡態流體的適用性。重點論述瞭配分函數（Partition Function）如何連接微觀能級與宏觀熱力學量（內能、熵、吉布斯自由能）。本章強調瞭統計力學在理解相變過程和模擬納米尺度熱輸運中的不可替代性。 第六章：熱力學第二定律的擴展與熵産生分析 在復習瞭卡諾循環和剋勞修斯不等式的基礎上，本章深入探討瞭熵産的不可逆性。詳細分析瞭在各種工程過程——如不可逆膨脹、摩擦、傳熱溫差——中熵是如何産生的。引入瞭“熵流”和“有效能”（Availability）的概念，為係統優化提供瞭更深刻的判據。本章特彆關注瞭在復雜能量轉換係統中，如何通過最小化熵産生來指導工藝流程的改進，這是實現高效能源利用的關鍵。 第七章：相平衡、化學熱力學與材料性能 本章聚焦於物質在不同相態間的平衡關係及其對係統性能的影響。詳細分析瞭範德華方程和更精確的格裏菲斯（Gibbs）自由能極小原理在預測多組分、多相平衡中的應用。深入探討瞭化學反應中的熱力學驅動力（如反應焓變與熵變），並結閤吉布斯相律，解釋瞭閤金凝固、溶液結晶等材料科學中的關鍵過程。對於新型功能材料（如形狀記憶閤金、熱電材料）的熱力學穩定性分析，提供瞭嚴謹的理論工具。 第八章：先進能量轉換係統與熱力學循環優化 本部分將理論應用於現代能源工程。對布雷頓循環、朗肯循環的實際工況偏離進行分析，探討瞭如何通過再生、迴熱等技術提高效率。重點介紹瞭幾種前沿的熱能轉換技術： 1. 朗肯循環的超臨界與跨臨界改進： 論述瞭利用水在超臨界區的高效率特性，及其對核電站和火電廠設計的意義。 2. 有機朗肯循環（ORC）： 針對中低溫餘熱迴收的優化，評估瞭不同工質的選擇標準。 3. 溫差電（Thermoelectric）材料的熱電循環： 分析瞭塞貝剋效應和珀爾帖效應，並從熱力學角度評估瞭溫差電發電機（TEG）的卡諾效率限製與實際性能因子（ZT值）的優化路徑。 --- 結語：跨學科融閤的未來展望 本書的最後部分強調瞭流體力學與熱力學兩大領域如何通過能量、物質和動量的耦閤，共同驅動現代科技進步。從氣候模型中的大氣熱力學傳輸，到微流控芯片中的傳熱傳質效率，再到推進係統中的燃燒不穩定性和熱防護，這兩個學科的深度融閤已成為解決當代工程難題的必然要求。本書旨在培養讀者建立這種跨學科的思維框架，為未來在能源、環境、航空航天和生物醫學工程等領域進行創新打下堅實的基礎。

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作為一名對數字時代技術發展充滿好奇的人，我一直在尋找能夠幫助我理解這些技術背後原理的書籍。最近接觸到的這本《計量學基礎》，雖然書名聽起來有些學術，但其內容卻以一種非常生動形象的方式，將那些抽象的科學概念具象化瞭。例如，書中在講解某個測量原理時，會引用一些現實生活中我們習以為常的例子，比如我們每天都在使用的智能手機，或者傢裏的各種電子設備，然後層層剝繭，揭示其背後的計量學原理。這種“從生活到科學”的敘事方式，極大地降低瞭理解門檻。我尤其欣賞作者在解釋一些曆史性的測量技術時，那種帶有故事感的敘述。讀到那些偉大的科學傢們如何憑藉有限的工具和超凡的智慧，一步步探索和定義度量衡的章節時，我仿佛置身於那個充滿探索精神的時代，感受到瞭科學的魅力。書中的語言流暢自然，沒有過多的專業術語堆砌，即使是初學者也能輕鬆跟上作者的思路，感受到科學的樂趣。

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這本書的裝幀設計給我留下瞭深刻的印象，封麵采用的是一種沉靜的深藍色，配以燙金的書名，整體散發著一種專業且不失雅緻的氣息。翻開書頁，紙張的觸感溫潤厚實，印刷清晰，字跡工整，這使得閱讀過程中的視覺體驗非常舒適，即便長時間閱讀也不會感到疲憊。我特彆喜歡其中章節的劃分和排版方式，邏輯清晰，標題醒目，使得我能夠快速找到自己感興趣的部分。書中穿插的一些插圖和圖錶，雖然是黑白的，但都非常精煉地錶達瞭核心概念，比如那些描繪測量儀器結構和原理的示意圖，對我理解復雜的機械裝置非常有幫助。而且，作者在一些關鍵概念的解釋處，用瞭加粗或者不同的字體來強調，這種細緻的處理方式，讓我在閱讀時能夠迅速抓住重點，避免遺漏。總的來說，從內容之外的細節來看，這是一本用心製作的書籍，看得齣齣版方在紙張選擇、印刷質量和整體設計上都下瞭功夫，為讀者提供瞭一個優質的閱讀載體，讓我在開始閱讀之前就對這本書充滿瞭期待和好感。

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坦白說，在拿到這本書之前，我以為“計量學”會是一門枯燥乏味的學科，充斥著冰冷的公式和晦澀的理論。然而，《計量學基礎》完全顛覆瞭我的認知。作者以一種非常人性化的視角，將計量學與人類文明的發展緊密聯係起來。我被書中關於早期文明如何發展齣度量衡來指導農業生産、商業貿易，以及工程建設的描述深深吸引。這些看似古老的實踐，卻為我們今天豐富多彩的現代社會奠定瞭基礎。書中還探討瞭計量學在現代社會各個領域扮演的關鍵角色，從精密製造到醫療診斷，再從環境保護到金融交易，幾乎沒有哪個領域可以脫離精確的計量。這種宏大的視角，讓我認識到計量學並非孤立的學科，而是支撐整個社會運轉的基石。我發現，原來我們所生活的世界，在很大程度上是由一係列被精確定義的“標準”所構建起來的。

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在我看來，一本好的書不僅僅在於它傳遞瞭多少知識，更在於它如何觸動讀者的思考。而這本《計量學基礎》恰恰在這方麵做得非常齣色。它不僅僅是知識的羅列，更是引導我去審視我們日常生活中無處不在的“度量”。我開始意識到，從我們每天早上醒來查看的時間，到手機上的電量顯示，再到購物時商品的重量，甚至是網上瀏覽信息的速度，背後都隱藏著精密的計量體係。這本書讓我重新認識瞭“精確”這個詞的深刻含義，以及為什麼在科學、工程乃至日常生活中，準確的測量是如此重要。書中關於不確定性和誤差的討論，更是讓我對“完美”有瞭更深的理解，明白科學的進步往往是在對不確定性的認識和控製中實現的。它鼓勵我去質疑，去思考，去理解事物錶象之下的本質，這種啓發式的閱讀體驗，讓我受益匪淺，遠超我最初對一本“技術書籍”的預期。

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這本書帶給我的驚喜，更多地體現在它對於“基礎”這兩個字的深刻理解和詮釋上。它沒有直接跳入復雜的理論模型，而是從最根本的概念入手，循序漸進地引導讀者建立起對計量學世界的認知框架。比如，關於“單位”的概念，書中就進行瞭非常細緻的闡述，解釋瞭為什麼我們需要統一的單位，以及不同單位體係的演變曆史。這種追根溯源的講解方式，讓我能夠牢牢把握住事物的本質。即使在涉及一些較為專業的概念時，作者也總是能用通俗易懂的類比來解釋，仿佛在跟朋友聊天一樣，一點也不讓人感到壓力。我尤其欣賞書中那些充滿智慧的“小提示”和“思考題”，它們不是為瞭考倒讀者，而是鼓勵讀者主動去思考，去聯係實際，將書本上的知識內化為自己的理解。這種教學相長的方式，讓我在閱讀過程中始終保持著積極的學習狀態，感覺自己真的在一點點地掌握這門重要的科學。

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