Electrical Field Reference Handbook

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出版者:Thomson Learning
作者:Not Available (NA)
出品人:
页数:159
译者:
出版时间:
价格:208.00 元
装帧:Pap
isbn号码:9781401879860
丛书系列:
图书标签:
  • 电气工程
  • 电力系统
  • 电磁场
  • 电场分析
  • 高电压
  • 绝缘
  • 电能质量
  • 电力电子
  • 参考手册
  • 工程技术
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具体描述

《流体力学基础与应用》 内容简介: 本书深入探讨了流体力学的基础理论、分析方法及其在工程领域的广泛应用。全书结构严谨,内容全面,旨在为读者提供扎实的理论基础和实用的解决问题能力。 第一部分:流体力学基础 第一章 流体的基本性质与流态描述 本章首先介绍了流体的定义,将其与固体区分开来的关键特性——剪切应力与粘性。详细阐述了流体的基本物理性质,包括密度(质量密度、比重)、比容、压力(静止压力、表压、绝压、全压力)以及温度。重点讲解了流体的粘性、牛顿内摩擦定律和非牛顿流体的概念,并引入了动力粘度与运动粘度的关系及其在不同温度下的变化规律。 接着,本章转向流体的宏观描述。引入了流体的连续介质假设,并以此为基础,详细介绍了描述流体运动的两种基本方法:拉格朗日(跟随质点)描述和欧拉(空间固定点)描述。通过速度场、加速度场等矢量场的概念,系统地定义了流线的概念(包括流线、迹线和脉线),并给出了它们在不同运动情况下的数学表达式。最后,讨论了流体的压缩性和可压缩流体与不可压缩流体的基本区别,以及等温、绝热和多变过程下的状态方程。 第二章 流体静力学 流体静力学是流体力学中最基础但至关重要的一环,本章集中探讨流体在平衡状态下的受力特性。首先,从基本平衡方程出发,推导了静止流体中的压力分布规律,即欧拉方程在静力学条件下的简化形式。重点阐述了压力随深度变化的线性关系,并引入了静水压力梯度。 本章核心内容包括液面倾斜的压力分布分析,以及在均匀重力场和加速度场(如匀加速直线运动和匀速转动的容器)中压力的变化规律。通过引入压力场中的等压面概念,系统地分析了浸没在流体中的平面和曲面所受的静总压力、作用点(压力中心)的确定方法,并辅以详细的工程实例,如水闸、水箱壁面的受力分析。此外,还介绍了浮力、阿基米德原理及其在浮体稳定性和潜水器设计中的应用。 第三章 流体运动学 本章专注于描述流体的运动特性,而不涉及作用于流体上的力。重点分析了流场中的速度、位移和加速度分布。复习了连续性方程在不同坐标系下的表达形式,并将其视为流体运动的守恒定律。 详细探讨了流动的分类,包括定常与非定常、均匀与非均匀、层流与湍流。引入了流线函数(二维流)和流函数(三维流)的概念,作为描述不可压缩流体运动的有效工具,并展示了如何通过流函数直接满足连续性方程。对于速度梯度和应变率,本章引入了速度梯度张量,并定义了线速度、角速度以及平均速率的计算方法。这为后续的动量方程建立奠定了数学基础。 第二部分:流体动力学分析 第四章 流体动力学的基本方程 本章是本书的理论核心,系统推导了描述流体运动和受力的三大基本方程。 1. 连续性方程(质量守恒): 从控制体(Reynolds Transport Theorem, RTT)的角度出发,推导出质量守恒定律在微分形式下的表达,即质量守恒方程,并讨论了其在不同坐标系和不同流动类型下的具体形式。 2. 欧拉方程(动量守恒): 严格推导了描述流体单元上动量变化的欧拉方程,这是无粘性流体动力学的基本方程。通过对欧拉方程进行积分,导出了著名的 伯努利方程,并详细讨论了伯努利方程的适用条件、修正形式(如考虑势能变化)以及在定常、不可压缩、无旋流体中的广泛应用,例如文丘里管、皮托管的应用。 3. 纳维-斯托克斯方程(粘性流体动量守恒): 将粘性应力项引入欧拉方程,从而得到描述真实(粘性)流体运动的纳维-斯托克斯(N-S)方程。该方程的复杂性和非线性特征是求解实际工程问题的主要障碍。 第五章 量纲分析与相似理论 在实验研究和工程放大过程中,量纲分析和相似理论是至关重要的工具。本章首先介绍了无量纲化技术的原理,重点讲解了 Buckingham $pi$ 定理 的应用步骤,用于从复杂的物理关系中提取出更简洁、更通用的无量纲参数组。 详细讨论了工程中最重要的无量纲数,包括:雷诺数(Re,惯性力与粘性力的比值)、弗劳德数(Fr,惯性力与重力的比值)、欧拉数(Eu,压力/惯性力比值)以及马赫数(Ma,流速与声速之比)。随后,系统阐述了流体动力学的相似性原理,包括几何相似、运动学相似和动力学相似的判据,并说明了如何通过模型实验(如风洞试验)来预测原型(真实尺寸结构)的性能。 第六章 粘性流体的基本问题 本章将理论分析应用于具有实际粘性的流动,重点分析了边界层理论的初步概念。 1. 管道中的流动: 详细分析了层流和湍流在圆管和非圆管道中的流动特性。推导了泊肃叶定律(Poiseuille Flow)描述的层流速度分布,并计算了沿程的压力损失。对于更常见的湍流,引入了湍流的基本特征,如湍流脉动、雷诺应力,并介绍了平均速度分布的经验关系(如普朗特一周速度定律)和沿程摩擦系数(如Moody图的建立与使用)。 2. 平板上的边界层: 这是流体力学中理解摩擦阻力的关键。本章介绍了边界层的概念、厚度的定义,并推导了普朗特-卡门(Prandtl-Karman)积分方程。通过布拉修斯(Blasius)解,精确分析了层流边界层的速度剖面,并计算了平板上的摩擦阻力系数。 第三部分:工程应用与特殊流动 第七章 外部绕流与流体阻力 本章探讨物体在无限流体中运动时所受的阻力与升力。重点分析了形状阻力(压差阻力)和摩擦阻力的来源。通过分析翼型和钝体周围的流动分离现象,解释了阻力系数(Cd)如何随雷诺数变化。详细研究了流体绕过圆柱体和球体的流动特征,特别是临界雷诺数附近层流到湍流边界层转捩对尾流结构和阻力的剧烈影响。最后,简要介绍了升力的产生机理,侧重于对伯努利原理和动量守恒在翼型升力计算中的应用。 第八章 可压缩流动基础 本章引入了气体动力学的基本概念,主要关注马赫数大于0.3的流动。 1. 基本等熵关系: 详细推导了等熵流动的基本关系式,包括压力、密度、温度与马赫数之间的关系,以及滞止(总温、总压)参数的计算。 2. 正激波与斜激波: 深入分析了流体通过正激波时的非等熵特性,推导了 马赫数、压力、温度和密度在正激波前后突变的关系(Rankine-Hugoniot关系)。随后,应用斜激波理论分析了流道拐角处产生的斜激波,这是超音速流动的关键分析工具。 3. 管道中的可压缩流: 讨论了管道中等熵流动,重点介绍管道中的气流滞窒现象(Choked Flow),并分析了管道末端收缩喷口(Nozzle)的理论设计,这是火箭和喷气发动机的基础。 第九章 流动测量技术与实验方法 本章侧重于工程实践中流场测量的常用方法。详细介绍了用于测量压力和速度的经典仪器,如皮托管、测压管、微压计(U型管、倾斜式)和压力传感器。对于速度测量,重点讲解了皮托管的原理及应用。此外,还介绍了用于可视化流场的技术,包括染料法、颗粒示踪法以及高级的非接触式测量方法,如粒子图像测速法(PIV)和激光多普勒测速法(LDV)的基本原理及其在复杂流场分析中的优势。 本书配有大量的例题解析和工程实例,旨在帮助读者将理论知识与实际工程问题紧密结合,是机械、土木、航空航天、化学工程等领域师生和工程师的理想参考书。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书简直是为我们这种电力专业学生量身定做的工具书!我刚拿到手的时候,就被它那厚实的装帧和清晰的排版所吸引。里面的内容组织得非常系统,从最基础的电磁学原理,到复杂的电磁场分析方法,讲解得深入浅出。尤其让我印象深刻的是,它并没有停留在理论层面,而是大量穿插了实际工程中的应用案例。比如,在讲到高压输电线路上电磁场的分布时,书中不仅给出了详细的数学推导,还配有大量的图表和模拟结果,这对于我们理解电磁场如何影响实际设备运行至关重要。我特别喜欢它在处理边界条件问题时的清晰逻辑,很多其他教材中晦涩难懂的部分,在这本书里都得到了非常直观的解释。对于那些需要进行电磁兼容性(EMC)设计的人来说,这本书提供的参考数据和设计指南简直是如虎添翼。书中的公式推导严谨而不失灵活性,真正做到了理论指导实践的完美结合。这本书绝对是电气工程领域,特别是电磁场方向学习和工作必备的案头宝典,值得反复研读和查阅。

评分☆☆☆☆☆

说实话,我起初对这样一本“参考手册”的期望值并不高,总觉得这种书无非就是一堆公式的堆砌,枯燥乏味。然而,这本书彻底颠覆了我的看法。它的结构设计非常巧妙,我发现自己可以非常高效地定位到我需要的特定信息。比如,当我需要查找特定材料的介电常数和损耗角正切值时,我能迅速在专门的表格区域找到,而且数据源标注得清清楚楚,这对于我们做仿真建模时保证输入参数的准确性太关键了。更棒的是,它在一些关键概念的阐述上,使用了非常形象的比喻,一下子就把抽象的物理概念具象化了。例如,讲解坡印廷矢量时,作者用“能量流动的路径和速率”来描述,瞬间就打通了我的认知壁垒。这本书的排版也十分考究,大量使用了等宽字体来展示公式,保证了视觉上的清晰度,长时间阅读也不会感到疲劳。对于那些希望将理论知识快速转化为工程实践能力的人来说,这本书的实用价值远超其厚度本身。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度令人叹服,它提供的不仅仅是“是什么”的答案,更是“为什么是这样”的详尽论证。我注意到书中对一些容易混淆的概念进行了细致的区分,例如,清晰界定了位移电流和传导电流在不同情境下的作用与物理意义。在涉及到边界条件的处理上,作者似乎倾注了大量心血,用极其严谨的数学推导展示了理想导体、完美电导体(PEC)和理想磁导体(PMC)等边界条件对场分布的影响。这种对细节的执着,使得这本书的参考价值极高。此外,书中对电磁场的能量和功率密度的讨论,特别是涉及到耗散介质中的情况,处理得非常到位,为计算天线辐射效率和损耗提供了可靠的理论基础。对于那些希望系统性地提升自己电磁理论功底,避免在复杂计算中产生疏漏的读者来说,这本书无疑是极佳的选择,每一次翻阅都能带来新的领悟和确认。

评分☆☆☆☆☆

我花了很长时间才找到一本能把我从基础概念带到前沿应用的书,这本书做到了。它的语言风格非常务实,很少使用华丽的辞藻,每一个句子都直击核心,这是我作为工程技术人员最看重的特质。书中关于传输线理论的部分,比如史密斯圆图的应用和阻抗匹配网络的设计实例,讲解得清晰、直观,配图丰富,让人一看就懂。特别是书中对涡流(Eddy Current)的分析,不仅给出了计算公式,还详细解释了在变压器和感应加热设备中如何通过优化设计来抑制或利用涡流效应。对于那些正在从事电机设计或电磁屏蔽方面工作的人来说,这本书简直就是一本实战指南。它成功地架起了理论模型与实际工程限制之间的桥梁,让复杂的电磁学知识变得触手可及,非常适合需要快速解决实际问题的工程师们随手翻阅,其内容密度和信息量绝对物超所值。

评分☆☆☆☆☆

作为一名资深的射频工程师,我一直在寻找一本能够覆盖从基础理论到前沿技术,同时又具备高可查阅性的工具书。这本书无疑是目前市面上最接近我要求的典范。它对麦克斯韦方程组在不同介质和几何结构下的解法进行了百科全书式的梳理,无论是静电场、稳恒磁场,还是时变电磁场,都有详尽的分析步骤。我最欣赏它的地方在于,它没有回避复杂的解析方法,反而将有限元法(FEM)和矩量法(MoM)的离散化过程讲得非常透彻,甚至给出了求解器的构建思路。这对于我们进行数值模拟工作时,理解算法的内在逻辑和潜在误差来源至关重要。书中还专门开辟了一个章节,详细讨论了电磁波在复杂介质(如非均匀或各向异性材料)中的传播特性,这在设计高性能雷达吸收材料或光波导时是不可或缺的知识点。这本书与其说是一本参考书,不如说是一部浓缩了数十年电磁场研究精华的工具箱。

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