Applied Fluid Mechanics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:Mott, Robert L.

出品人:

页数:626

译者:

出版时间:2005-7

价格:$ 202.95

装帧:HRD

isbn号码:9780131146808

丛书系列:

图书标签:

流体力学
应用流体力学
流体动力学
流体静力学
工程流体力学
传热
流体机械
计算流体力学
流体特性
管道流动

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具体描述

For undergraduate-level courses in Fluid Mechanics or Hydraulics in Mechanical, Chemical, and Civil Engineering Technology and Engineering programs. The most popular applications-oriented approach to engineering technology fluid mechanics, this text covers all of the basic principles of fluid mechanics-both statics and dynamics-in a clear, practical presentation that ties theory directly to real devices and systems used in chemical process industries, manufacturing, plant engineering, waste water handling and product design. Readable and clearly written, the new 6th edition brings a much more attractive appearance to the book and includes many updates and additional features.

流体力学基础与工程应用本书全面深入地探讨了流体力学的基本原理及其在现代工程领域中的广泛应用。旨在为工程专业的学生、科研人员以及一线工程师提供一个系统、严谨且实用的知识框架，帮助读者深刻理解流体（无论是液体还是气体）在静止或运动状态下的行为规律，并能有效地利用这些知识解决实际工程问题。本书内容涵盖了从最基础的流体力学概念到复杂流动现象的分析，结构清晰，逻辑严密，强调理论与实践的紧密结合。 --- 第一部分：流体力学基础与静力学本部分重点奠定坚实的理论基础，为后续深入学习打下坚实的基础。第一章：流体导论与基本概念本章首先界定了流体的范畴，区分了流体与固体的主要区别，并详细介绍了描述流体状态的关键参数，包括密度、比重、粘度（牛顿流体与非牛顿流体）、比热容以及状态方程。重点讨论了流体的连续性假设及其在宏观分析中的重要性。此外，本章还引入了流体的表面张力和毛细现象，这些在微尺度流动和润湿性问题中至关重要。第二章：流体静力学本章专注于流体在平衡状态下的力学分析。核心内容是推导和应用静压强关系式——即压强随深度的线性变化规律。详细阐述了静压强的定义、测量方法（如皮托管、压力传感器）以及如何处理不同形状容器内作用在壁面上的总静水压力。引入了阿基米德原理，并将其应用于浮力计算、浮体稳定性和潜水器的设计分析。本章还探讨了在均匀加速度场（如旋转或线性加速）下流体静力平衡状态的修正方程。 --- 第二部分：流体的运动学与守恒定律本部分将视角转向流体的运动，引入了描述流体运动的数学工具，并阐述了工程中最核心的守恒定律。第三章：流体运动学本章关注如何描述流体质点的运动，而不涉及作用于其上的力。引入了拉格朗日描述和欧拉描述两种描述方法，并详细解释了它们之间的相互转化，特别是物质导数（随体导数）的概念，这是连接运动学与动力学的关键桥梁。通过位移场、速度场和加速度场，本章定义了流线的类型，如流线（Streamline）、迹线（Pathline）和时间线（Streakline），并讨论了它们在瞬态流动分析中的应用。此外，还深入分析了流体的变形与旋转，引入了应变率张量和涡度（Vorticity）的概念，为分析粘性流动奠定了基础。第四章：流体动力学基础：控制体分析本章是流体力学分析的核心，基于三大基本守恒定律——质量、动量和能量——对一个假想的控制体进行分析。质量守恒（连续性方程）：推导了流体流动的连续性方程在不同坐标系下的形式，特别强调了不可压缩流动下的简化形式。动量守恒（欧拉/柯西动量方程的积分形式）：详细推导了作用于控制体上的净力与通过该控制体的动量变化率之间的关系，即雷诺输运定理在动量守恒中的应用。通过实例（如喷嘴、管道弯管）展示了如何计算管道上的反作用力。能量守恒：阐述了流体做功与能量传递，推导了适用于流动的能量方程（伯努利方程的扩展形式），考虑了热量传递和外界做功的影响。第五章：理想流体动力学与伯努利方程本章聚焦于理想流体（无粘性、不可压缩）的简化分析，核心是伯努利方程的推导和应用。本章详细解释了伯努利方程的物理意义，探讨了其在静力平衡、定常流动、等熵流动中的应用场景。通过皮托管测量流速的经典应用，以及文丘里管测量流量的原理，直观展示了伯努利原理在工程测量中的强大作用。 --- 第三部分：粘性流动与实际工程问题本部分引入粘性的影响，这是处理真实工程流体问题的关键。第六章：粘性流体的微分分析与 Navier-Stokes 方程本章将分析方法从控制体积分形式提升到微分形式。首先介绍了应力张量和应变率张量的关系，并推导出牛顿流体的粘性应力本构关系。核心内容是推导出描述粘性流体运动的Navier-Stokes 方程，这是流体力学中最基本的偏微分方程组。本章也涵盖了无旋流（Potential Flow）的概念，以及在特殊情况下如何通过简化N-S方程得到斯托克斯流动（Stokes Flow）。第七章：不可压缩粘性流动：边界层理论本章处理实际工程中粘性影响显著的区域——边界层。详细介绍了边界层的形成机制、厚度定义以及普朗特边界层概念。重点讨论了平板上的速度剖面，包括层流边界层（Blasius解的近似）和湍流边界层的特征。通过动量积分方程，可以估算边界层的分离点，这对翼型设计和气动外形优化至关重要。本章还涉及了边界层与主流的相互作用、附着与分离现象及其对阻力的影响。第八章：管内流动本章专门针对管道和通道内的流动问题进行深入分析。区分了层流和湍流的特征，重点讨论了雷诺数（Reynolds Number）在判断流动状态中的关键作用。层流：详细分析了泊肃叶流动（Poiseuille Flow），计算了圆管中的速度分布和压降。湍流：介绍了湍流的统计特性、湍流强度和尺度。核心是摩擦系数的确定，详细讨论了达西-魏斯巴赫公式的应用，并利用Moody 图（或其数学表达式）解决复杂管道系统中的摩擦损失。局部阻力：讨论了阀门、弯头、突扩突缩等管件引起的局部能量损失。第九章：外场流动：阻力和升力本章将理论应用于物体绕流问题，特别是空气动力学和水动力学的基础。阻力分析：将总阻力分解为压差阻力（或形状阻力）和摩擦阻力。分析了不同几何形状（如球体、圆柱体）在不同雷诺数下的阻力系数变化，特别是临界雷诺数对分离点的影响。升力分析：引入翼型理论，解释了升力的产生机理，探讨了库塔-茹科夫斯基定理在计算不可压缩绕流中的升力。 --- 第四部分：特殊流动与应用本部分拓展到更高级和更专业的流动现象。第十章：可压缩流动基础当流体速度接近或超过音速时，密度变化不再是小量，必须考虑可压缩性。本章引入了声速、马赫数的概念。核心分析是等熵流动，并推导了通过收缩喷管加速到临界状态（马赫数等于1）的条件。详细讨论了正激波和斜激波的分析，这是超音速飞行器设计的基础。第十一章：流体机械基础本章将流体力学原理应用于能量转换设备。水轮机与泵：基于动量方程分析叶轮与流体的相互作用，介绍比转速、效率等关键参数。透平机械（涡轮机与压缩机）：分析流体在动叶片和静叶片上的作用，讨论了叶轮机械的性能曲线。第十二章：非牛顿流体与多相流本章探讨了超越理想流体和标准牛顿流体的复杂流体。非牛顿流体的本构关系（如剪切变稀、剪切增稠），以及它们在食品加工、高分子材料处理中的应用。多相流部分简要介绍了气液、气固两相流动的基本建模思路，为化工和能源行业中的复杂系统分析提供初步指导。 --- 本书通过大量的工程实例、详细的图表和恰当的习题，确保读者不仅掌握了理论知识，更能将其灵活应用于航空航天、土木水利、机械制造和化学工程等多个领域，是流体力学学习的权威参考书。