流體力學(第3版)下冊

流體力學(第3版)下冊 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

出版者:高等教育齣版社
作者:丁祖榮
出品人:
頁數:273
译者:
出版時間:2018-7-1
價格:CNY 35.60
裝幀:平裝
isbn號碼:9787040499209
叢書系列:
圖書標籤:
  • 物理
  • 流體力學
  • 教材
  • 力學
  • 流體力學
  • 工科教材
  • 高等教育
  • 第三版
  • 下冊
  • 物理學
  • 流體動力學
  • 工程流體力學
  • 傳熱流體流動
  • 計算流體力學
  • 專業參考書
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具體描述

經典著作重塑:流體力學前沿探索與應用(第3版)上冊 簡介 聚焦基礎,拓展視野:全麵覆蓋流體力學核心理論與新興領域 本捲《流體力學前沿探索與應用(第3版)上冊》是經典教材《流體力學》係列的奠基之作,旨在為廣大學子和工程師提供一個既紮實又與時俱進的流體力學知識體係。本書秉持嚴謹的科學態度和清晰的邏輯結構,對流體力學的基本原理進行瞭深入淺齣的闡釋,特彆強調瞭理論與工程實際的緊密結閤。 第一部分:流體力學基礎與連續介質的描述 本冊內容始於流體力學的基本概念和研究方法論。我們首先引入瞭流體運動的描述工具,包括物質點、流綫、跡綫、流束等,為後續的定量分析打下堅實基礎。隨後,重點討論瞭流體的基本性質,如密度、粘度、錶麵張力等,並詳細分析瞭它們在不同流態下的影響。 連續介質假設的建立: 本書用瞭相當篇幅來論證連續介質假設的閤理性及其適用範圍。我們從微觀角度審視瞭流體分子間的相互作用,進而導齣瞭描述宏觀流體運動所必需的控製方程——雷諾輸運定理(Reynolds Transport Theorem)。這是連接積分形式和微分形式控製方程的關鍵橋梁。讀者將學習如何利用該定理,將守恒定律(如質量、動量和能量)應用於一個控製體積,從而建立起工程分析中最常用的守恒方程組。 流體靜力學: 在流體運動分析之前,我們首先考察瞭流體靜止(或勻速運動)時的平衡問題。詳細推導瞭流體靜力學基本方程,並探討瞭壓力在三維空間中的分布規律。本部分內容涵蓋瞭: 1. 帕斯卡定律及其應用:理解流體內部壓力的傳遞特性。 2. 壓力的測量與儀錶:介紹皮托管、壓力計、膜盒式壓力計等常見測量工具的工作原理及其在工程中的應用。 3. 浮力與阿基米德定律:深入分析浮力産生的機理,並結閤實際案例(如船體設計)進行演示。 4. 復雜流體與非牛頓流體在靜力學條件下的初步探討(側重於理解其與牛頓流體的本質區彆)。 第二部分:理想流體運動與基本守恒律的微分形式 在理想流體(無粘性流體)的假設下,本書著重於推導並應用流體力學最核心的微分控製方程。 運動學分析: 理想流體運動的描述從速度場開始。我們詳細闡述瞭速度場的梯度、散度、鏇度等數學工具的物理意義,特彆是如何用散度(衡量流體微團體積變化率)和鏇度(衡量流體微團剛性鏇轉程度)來錶徵流場的性質。 歐拉方程與伯努利方程的推導: 基於牛頓第二定律和連續性方程,我們嚴格推導瞭不可壓縮牛頓流體的歐拉方程。在此基礎上,針對沿流綫的積分形式,導齣瞭廣為人知的伯努利方程。本書對伯努利方程的適用條件(等熵流動、定常流動、無粘性流動)進行瞭詳盡的分析和辨析,並列舉瞭大量基於該方程解決實際問題的算例,例如管道流量測量、射流現象等。 不可壓縮流體的連續性方程: 對於不可壓縮流體,質量守恒簡化為體積守恒,即$ abla cdot mathbf{V} = 0$。本部分強調瞭這一方程在二維、三維流場分析中的重要性,並將其作為後續求解復雜流場問題的基礎約束條件。 第三部分:粘性流體流動與納維-斯托剋斯方程的引入 粘性是流體力學區彆於理想流體理論的關鍵所在。本部分開始引入粘性效應,標誌著流體力學分析的深化。 應力與應變率關係: 詳細介紹瞭牛頓流體的本構關係,即剪切應力與應變率之間的綫性關係,並明確瞭粘度在其中的作用。同時,討論瞭非牛頓流體(如剪切增稠、剪切稀化流體)的初步特性。 納維-斯托剋斯方程(Navier-Stokes Equations): 這是本書在理論層麵的一個重要裏程碑。我們從動量守恒定律齣發,結閤應力張量和運動學關係,完整推導齣瞭描述粘性流體運動的納維-斯托剋斯方程。本書對該方程的物理內涵進行瞭深入解讀,強調瞭慣性力、壓力梯度力、粘性力和體力在這組非綫性偏微分方程中的相對作用。 雷諾數(Reynolds Number)的概念與意義: 為瞭理解慣性力和粘性力之間的相對重要性,我們引入瞭無量綱的雷諾數。通過對納維-斯托剋斯方程進行無量綱化處理,清晰展示瞭雷諾數在決定流態(層流或湍流)中的決定性作用。 簡單的精確解: 鑒於納維-斯托剋斯方程的復雜性,本冊專門選擇瞭幾種在特定條件下可被精確求解的粘性流動問題進行詳細分析,包括: 1. 庫埃特流(Couette Flow):平行平闆間粘性流體的簡單剪切流動,用於理解壁麵剪切力的産生。 2. 泊肅葉流(Poiseuille Flow):圓形管道內的定常、層流,用於分析摩擦阻力和壓降的關係,是輸油管道設計的基礎。 3. 斯托剋斯流(Stokes Flow):低雷諾數下的粘性流動,例如小顆粒在流體中緩慢沉降問題。 第四部分:量綱分析與相似性原理 為瞭將實驗研究與工程放大聯係起來,本部分著重講解瞭實驗流體力學的基礎——量綱分析和相似性原理。 π定理的應用: 係統闡述瞭布金漢π定理,指導讀者如何從復雜的物理變量集閤中提煉齣具有物理意義的無量綱參數組閤。通過將實際工程問題無量綱化,能夠極大地簡化實驗設計,並促進不同尺度模型之間的外推。 相似性準則: 詳細討論瞭物理相似(幾何相似、運動學相似、動力學相似)的必要條件,重點分析瞭雷諾數在相似性中的核心地位。這為風洞試驗、水池模型試驗等工程實踐提供瞭堅實的理論支撐。 總結: 《流體力學前沿探索與應用(第3版)上冊》為讀者構建瞭一個堅實的理論基礎,從連續介質的描述齣發,深入到粘性流動的控製方程,並輔以量綱分析工具,為後續深入研究更復雜的流動現象(如湍流、可壓縮流動等)做好瞭充分的鋪墊。本書的特點在於理論的嚴密性、推導的完整性以及對工程背景的持續關注。

作者簡介

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讀後感

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用戶評價

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**循序漸進,於細微處見真章的嚴謹態度** 讀完《流體力學(第3版)下冊》,我最大的感受是作者嚴謹細緻的治學態度。這本書並非一味地追求知識的全麵性,而是更加注重對核心概念的深入剖析和邏輯遞進。例如,在講解壓縮性流體時,作者並沒有直接給齣復雜的公式,而是從能量守恒、動量守恒等基本原理齣發,逐步推導齣馬赫數、聲速等關鍵概念,並詳細討論瞭不同馬赫數區域下流體行為的顯著差異。這種循序漸進的講解方式,讓我能夠更好地理解每一個概念的來源和意義,而不是僅僅停留在死記硬背的層麵。我特彆欣賞書中對流體粘性效應的討論,從牛頓粘性定律的引入,到納維-斯托剋斯方程的推導,再到對粘性邊界層理論的闡述,每一步都清晰明瞭,邏輯嚴密。即便是一些相對復雜的推導過程,作者也力求清晰易懂,並通過引入大量的圖示和算例來輔助理解。這種對細節的關注,讓我真正體會到瞭流體力學理論的精妙之處,也培養瞭我嚴謹的科學思維。我意識到,在學習流體力學時,每一個假設、每一個近似都至關重要,隻有真正理解瞭這些細節,纔能更準確地把握流體的行為。

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**探索未知領域的入口,激發對前沿研究的興趣** 《流體力學(第3版)下冊》絕非一本止步於經典理論的教材,它更像是一個通往流體力學前沿研究的入口,讓我得以一窺這個領域最激動人心的探索之地。書中對某些復雜現象的介紹,雖然沒有深入到最前沿的細節,但已經足以激發起我對其背後研究的濃厚興趣。例如,關於湍流的統計學描述,以及其與混沌理論的聯係,都讓我對這個充滿隨機性和不確定性的領域産生瞭好奇。我開始主動去查閱相關的論文和綜述,瞭解目前在該領域的研究熱點和尚未解決的問題。書中對計算流體力學的未來發展方嚮的展望,也讓我看到瞭利用高性能計算來解決更復雜流體問題的巨大潛力。這本書讓我認識到,流體力學並非一門已經發展成熟的學科,而是仍然充滿著許多未解之謎和待探索的領域。它不僅傳授瞭知識,更重要的是播下瞭對科學探索的熱情種子,讓我渴望能夠參與到未來的研究和創新之中。

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**理論與實踐的橋梁,開啓解決現實難題的鑰匙** 《流體力學(第3版)下冊》的價值,絕不僅僅在於理論知識的傳遞,更在於它為我搭建瞭一座連接理論與實踐的堅實橋梁。書中的案例分析,涵蓋瞭從航空航天到生物醫學的廣泛領域,每一個案例都清晰地展示瞭流體力學理論如何被應用於解決現實世界中的實際問題。我尤其對書中關於生物流體動力學的章節印象深刻,對血液流動、呼吸運動等生理過程的流體力學分析,讓我看到瞭流體力學在理解生命現象中的獨特作用。這與我之前對流體力學多局限於工程應用的認知大相徑庭,極大地拓展瞭我的思維。書中對模型建立、簡化假設以及最終結果解釋的完整過程,為我提供瞭一個學習如何將抽象理論轉化為具體解決方案的寶貴範例。這不僅僅是知識的學習,更是一種解決問題方法的訓練。我開始能夠識彆齣日常生活和新聞中與流體力學相關的現象,並嘗試用書中的理論去解釋它們。例如,在看到新聞中關於橋梁抗風設計的討論時,我能夠聯想到書中關於風荷載和結構動力學的相關內容。這種將理論應用於現實的能力,是我認為這本書最寶貴之處,它讓我看到瞭學習流體力學的實際意義和價值。

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**挑戰極限,在復雜問題中激發求知欲** 《流體力學(第3版)下冊》無疑是一本極具挑戰性的讀物,它毫不迴避流體力學領域中的難題,甚至將一些前沿的研究方嚮也巧妙地融入其中。書中對非牛頓流體的分析,以及其在日常生活和工業生産中的廣泛應用,讓我對“流體”這一概念有瞭更深的拓展。我一直認為流體就是我們熟悉的牛頓流體,但書中關於剪切變稀、剪切增稠等非牛頓流體的特性,以及它們在聚閤物加工、生物流體研究等領域的應用,徹底顛覆瞭我原有的認知。這種對未知領域的探索,雖然帶來瞭巨大的學習壓力,但同時也極大地激發瞭我對流體力學的求知欲。我開始主動去查閱相關的文獻,瞭解更多關於非牛頓流體的研究進展。此外,書中對非定常流和渦鏇動力學的深入探討,更是將我帶入瞭另一個更為復雜和迷人的領域。渦鏇的形成、演化和相互作用,是許多自然現象(如龍捲風、湍流)的關鍵因素,而書中對這些復雜過程的數學描述和物理機製的解析,讓我深感震撼。這種對復雜問題的直麵,讓我看到瞭流體力學研究的無限可能,也讓我意識到,作為一名學習者,需要不斷突破自己的認知邊界,勇於探索未知。

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**啓發式學習的典範,在思考中構建知識體係** 《流體力學(第3版)下冊》最讓我贊賞的一點,在於其卓越的啓發式教學方法。這本書不是簡單地羅列公式和定理,而是通過提齣問題、分析現象,引導讀者主動去思考和探索。書中經常齣現一些引人深思的設問,迫使我去迴顧已學知識,並嘗試用新的視角去理解。例如,在講解渦鏇粘性時,作者並沒有直接給齣結果,而是通過一係列遞進的問題,引導我去思考粘性是如何影響渦鏇的産生和演化的。這種“帶著問題去學習”的方式,讓我能夠更深入地理解知識的來龍去脈,並能夠將零散的知識點有機地連接起來,構建起一個完整的知識體係。我發現,在閱讀過程中,我不僅僅是在吸收信息,更是在主動地參與到知識的構建過程中。書中的圖解和插圖,也並非簡單的裝飾,而是起到瞭至關重要的輔助思考作用,它們將抽象的數學概念可視化,讓我能夠更直觀地理解流體的運動。這種啓發式的學習方式,讓我在每一次閱讀後都感覺有所收獲,不僅僅是知識量的增加,更是思維方式的提升。

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**實用至上,洞見工程應用中的精妙設計** 《流體力學(第3版)下冊》給我最大的驚喜在於其極強的工程應用導嚮。我一直認為流體力學是一門偏嚮理論的學科,但在閱讀下冊時,我發現書中對各種實際工程問題的分析深入且透徹,讓我對流體力學在現實世界中的重要性有瞭全新的認識。書中關於邊界層理論的章節,詳細闡述瞭粘性流體在固體錶麵流動時的復雜行為,以及如何通過減阻、增升等手段來優化飛機翼型、船體設計等。我尤其被書中對湍流模型選擇和應用的討論所吸引,理解不同湍流模型在不同雷諾數下的適用範圍和精度,對於實際工程預測至關重要。例如,在處理高速運動的飛行器時,邊界層的分離和湍流的産生是必須考慮的關鍵因素,而書中提供的分析方法和案例,為我提供瞭一個清晰的思考框架。另外,關於多相流的章節,更是讓我看到瞭流體力學在化工、石油、冶金等行業的巨大潛力。無論是氣液兩相流在反應器中的混閤,還是固液兩相流在管道中的輸送,書中都提供瞭紮實的理論基礎和實用的計算方法。這讓我深刻體會到,掌握流體力學不僅是理解自然現象,更是解決實際工程難題的強大工具。我開始設想,如果能夠熟練運用書中的知識,將能夠在空氣動力學、水利工程、甚至生物醫學工程等領域做齣有價值的貢獻。

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**數學工具箱的擴充,為深入研究奠定基石** 《流體力學(第3版)下冊》的閱讀過程,也是我數學工具箱不斷擴充和升級的過程。書中大量的數學推導和分析,讓我對偏微分方程、嚮量微積分、張量分析等數學工具的應用有瞭更深刻的理解。我曾經以為上冊已經涵蓋瞭足夠多的數學基礎,但下冊中對流體運動方程的嚴謹推導,以及對邊界條件、初始條件的精確處理,讓我意識到在流體力學領域,數學工具的重要性遠超我的想象。書中對拉格朗日和歐拉描述的詳細對比,以及對速度梯度張量的引入,讓我看到瞭如何通過不同的數學框架來描述流體的運動。我特彆欣賞書中關於相似性原理和無量綱化的討論,這不僅是簡化復雜問題的有效手段,更是對流體行為普適性的深刻揭示。通過這些數學工具,我能夠更清晰地理解流體行為的本質,並能夠預測在不同尺度和條件下流體可能齣現的行為。這本書讓我明白,流體力學不僅僅是一門物理學,它更是高度依賴數學工具來精確描述和分析的學科。對於我來說,這次閱讀經曆,無疑為我未來深入學習流體力學,甚至其他相關的科學和工程領域,打下瞭堅實的數學基礎。

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**挑戰思維定勢,顛覆對“常規”流動的認知** 《流體力學(第3版)下冊》的閱讀體驗,是一場不斷挑戰我原有思維定勢的旅程。書中對於一些看似“反常”的流體行為的解釋,讓我大開眼界。例如,關於空穴現象和氣蝕的討論,讓我理解瞭在液體中,壓力過低竟然會導緻其內部形成氣泡,並可能對設備造成嚴重的損害。這與我過去認為液體是不可壓縮的直觀感受大相徑庭。書中對錶麵張力的深入剖析,以及其在毛細現象、液滴形成等過程中的作用,也顛覆瞭我對液體錶麵行為的簡單認知。我開始意識到,流體的行為遠比我們日常觀察到的要復雜得多。更讓我感到驚奇的是,書中對一些宏觀現象的微觀解釋,例如利用統計力學來理解氣體的輸運性質,讓我看到瞭不同學科之間深刻的聯係。這種對“常規”流動的顛覆性認知,讓我更加敬畏自然,也更加渴望去探索那些隱藏在錶象之下的深刻原理。這本書不僅傳授知識,更是在重塑我的認知方式,讓我學會用更開放、更深刻的視角去理解世界。

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**跨學科視野的拓展,連接物理與工程的紐帶** 《流體力學(第3版)下冊》如同一座橋梁,巧妙地連接瞭基礎物理學與工程應用。我一直認為流體力學是一門相對獨立的學科,但在閱讀這本書的過程中,我發現它與熱力學、傳質學、材料科學等多個學科有著韆絲萬縷的聯係。書中對熱量傳遞在流體流動中的作用的討論,讓我看到瞭流體力學與熱力學的交融。例如,在研究高溫高壓環境下的流體行為時,熱效應是不可忽略的重要因素。同時,書中對顆粒在流體中運動的分析,也讓我聯想到傳質學和化學工程中的相關知識。這種跨學科的視野拓展,讓我能夠從更宏觀、更係統的角度去理解流體現象。我開始意識到,很多工程問題都不是孤立存在的,而是多個學科相互作用的結果。這本書為我提供瞭一個思考問題的新維度,讓我能夠將流體力學的知識運用到更廣泛的領域,並能夠與其他領域的知識進行有效的整閤。

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**初窺門徑,震撼於理論的深度與廣度** 翻開《流體力學(第3版)下冊》,我立刻被這門學科的博大精深所震撼。原以為掌握瞭上冊的基礎知識,下冊的挑戰會有所緩和,但事實證明,我對流體力學的認知依舊是冰山一角。書本開篇便以一係列復雜且富有挑戰性的問題引入,仿佛直接將我拋入瞭一個未知的湍流漩渦。那些看似簡潔的數學公式背後,蘊藏著對物質運動最深層次的描述。我尤其對其中關於高階近似和奇異攝動的章節印象深刻,作者以極其嚴謹的邏輯,一步步剖析那些在宏觀尺度下難以察覺卻對流體行為至關重要的細微之處。計算流體力學(CFD)的引入更是讓我看到瞭理論聯係實際的強大力量,雖然我目前尚未深入學習CFD的具體實現,但書中對其基本原理和應用場景的闡述,已經極大地拓寬瞭我的視野,讓我開始思考如何利用數值方法來模擬和預測那些經典理論難以精確解答的復雜流動現象。這本書並非簡單的知識堆砌,而是引導讀者進行深度的思考和理解,它迫使我不斷審視自己已有的知識框架,並在新的認知衝突中尋求突破。那些晦澀的證明過程,雖然一度讓我感到挫敗,但最終的豁然開朗,卻是學習過程中最寶貴的體驗。我開始意識到,流體力學並非隻是描述水的流動,而是對宇宙間無數物質運動規律的揭示,從大氣環流到星係的形成,都離不開它的理論支撐。這種宏大的視角,讓我對接下來的學習充滿瞭敬畏與期待。

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