Introduction to Physical Gas Dynamics pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Vincenti, W. G./ Kruger, Charles H.

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:

價格:737.00元

裝幀:

isbn號碼:9780882753096

叢書系列:

圖書標籤:

• 藏書
• 物理學
• 物理
• 流體力學
• 教材
• 工程
• Vincenti&Kruger
• Gas
• 物理氣體動力學
• 氣體動力學
• 流體力學
• 傳熱學
• 燃燒學
• 航空航天工程
• 工程熱物理
• 可壓縮流
• 氣體流動
• 計算流體力學

氣體動力學基礎：流體力學與熱力學的交匯點 本書旨在為讀者提供一個深入而全麵的視角，探索氣體動力學的核心原理和應用。我們將從基礎的流體力學概念齣發，逐步過渡到描述氣體行為的熱力學框架，最終構建起一個能夠有效分析和預測復雜氣體流動現象的理論體係。本書的結構經過精心設計，旨在平衡理論的嚴謹性與工程實踐的關聯性，力求讓讀者在掌握基本定律的同時，也能領會其在航空航天、能源、環境科學等領域的實際應用價值。 第一部分：氣體運動學的基石 在氣體動力學的宏大敘事中，我們首先需要建立對物質基本形態——氣體的運動學的理解。本部分將側重於宏觀描述，即如何使用流體（本例中特指氣體）的連續介質模型來捕捉其集體行為。 第一章：流體力學的基本概念與連續介質假設 我們將從牛頓力學在流體中的推廣開始，闡述為什麼在宏觀尺度下，將氣體視為連續介質是一種極其有效的簡化和建模工具。本章詳細討論瞭氣體動力學中關鍵的流綫、跡綫和時間綫的區彆與聯係，這些是描述流場幾何結構的基礎。密度、壓力和溫度作為宏觀場變量的定義及其梯度在分析流動不均勻性中的作用將被深入探討。特彆地，我們將引入馬赫數（Mach Number）的概念，它不僅僅是一個速度比值，更是區分可壓縮流動與不可壓縮流動、決定流動物理本質的關鍵無量綱參數。對低速流動的快速迴顧，為後續引入高超聲速效應做鋪墊。 第二章：流場描述與控製方程的引入 本章聚焦於描述氣體運動的數學工具。我們將係統地推導控製流體運動的三個基本守恒定律：質量守恒（連續性方程）、動量守恒（納維-斯托剋斯方程的簡化形式）和能量守恒（第一熱力學定律在流動中的體現）。對於粘性流體，動量方程的復雜性來源於應力張量，本章會詳細解析牛頓流體的粘性本構關係。隨後，我們將探討在不同坐標係（笛卡爾、柱坐標、球坐標）下這些方程的錶達形式，為後續求解特定幾何問題打下基礎。理解這些方程的物理意義，是掌握後續所有高級主題的前提。 第二章的重點在於辨析不同流動假設下的方程簡化： 例如，在無粘假設下，動量方程簡化為歐拉方程；在等熵流動中，壓力與密度的關係如何被固定。 第二部分：可壓縮流動的核心理論 氣體動力學之所以區彆於傳統的低速流體力學，其核心在於氣體的可壓縮性在流動中的顯著作用。本部分將是全書的重點，圍繞激波和等熵流展開。 第三章：一維等熵流動與流量特性 等熵流動（Isentropic Flow）是氣體動力學中最重要且最理想化的模型之一，因為它描述瞭無粘、無熱交換、無熵增的絕熱膨脹或壓縮過程。本章深入研究等熵關係式，特彆是壓力、密度、溫度與馬赫數之間的精確代數關係。我們將利用這些關係來分析管道流動的關鍵特性： 1. 臨界狀態（Choked Flow）： 詳細分析氣流如何達到聲速（馬赫數等於1），以及這種狀態對流量的限製作用。 2. 拉伐爾噴管（Laval Nozzle）設計原理： 從理論上推導齣收縮-擴張噴管的幾何形狀與流體狀態變化之間的定量關係，解釋火箭發動機和超音速風洞設計的基礎。 第四章：正激波與斜激波的結構分析 當氣流速度超過音速時，任何對流動的擾動都會以激波的形式嚮前傳播，導緻流動狀態發生急劇、不可逆的跳變。本章將引入雷諾-亥姆霍茲（Rayleigh-Hugoniot）關係，這是描述激波前後狀態變化的普適方程。 1. 正激波（Normal Shock Wave）： 詳細分析氣流垂直穿過激波時的參數變化，重點強調激波內部的熵增（即不可逆性），計算激波強度與馬赫數的關係。 2. 斜激波（Oblique Shock Wave）： 針對超音速氣流與斜麵或尖銳物體的相互作用，引入$ heta-eta-M$ 關係，並使用圖解法（如激波圖）來確定特定迎角下的激波角度和下遊流場狀態。斜激波的分析是理解超音速翼型繞流和噴流膨脹的關鍵。 第五章：膨脹波與二維流動的應用 與壓縮性的激波相對應，氣流在遇到凸麵或需要擴張時會産生膨脹波。本章將介紹普朗特-邁耶（Prandtl-Meyer）膨脹波的理論，它描述瞭無粘、等熵的超聲速流動如何圍繞一個光滑的凸角進行連續的壓力和速度變化。 結閤正激波和膨脹波的知識，本章將過渡到基礎的二維可壓縮流分析，探討超音速翼型繞流中的氣動特性，如如何計算升力和阻力，並引入相似律的概念，初步連接不同尺度和速度下的流動問題。 第三部分：深入探討與高級模型 在掌握瞭基本的壓縮性和激波理論後，本部分將引入對實際氣體效應和更復雜流動現象的考量。 第六章：粘性效應與邊界層理論 盡管許多氣體動力學分析基於無粘假設，但粘性效應在近壁麵區域起著決定性作用。本章從動量方程的粘性項齣發，介紹邊界層（Boundary Layer）的概念，即一個薄層內，粘性力占據主導地位，速度梯度極大。我們將介紹普朗特邊界層方程，並討論層流與湍流的區分。重點分析邊界層分離現象——當氣流遇到逆壓梯度時，邊界層脫離壁麵的過程，及其對物體阻力和升力的顯著影響。 第七章：氣體熱力學與實際氣體效應 氣體動力學與熱力學密不可分。本章將迴顧熱力學基本關係，特彆是氣體狀態方程（理想氣體假設的局限性）。在極高或極低溫度下，氣體的比熱容不再是常數，本章將探討這一變化如何影響等熵關係和激波強度。此外，還將介紹化學反應氣體的概念，為進入高超聲速和再入大氣層流動的研究打下理論基礎。 第八章：空氣動力學中的應用案例與數值方法簡介 本章將理論知識應用於實際工程場景。我們將分析超音速流中的尾跡形成、噴流膨脹與混閤等現象。最後，鑒於現代氣體動力學分析日益依賴計算，本章將簡要介紹計算流體力學（CFD）在求解復雜氣體動力學問題中的作用，例如有限體積法和特定格式（如迎風格式）如何應用於求解納維-斯托剋斯方程，並討論CFD求解器在處理激波捕捉方麵的挑戰與技巧。 通過對以上八個章節的係統學習，讀者將建立起一套紮實、完整的氣體動力學知識體係，能夠自信地分析和解決涉及高速流動的工程問題。

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

氣體熱力學與氣體動力學的課本，兩學期講授完畢。

评分☆☆☆☆☆

氣體熱力學與氣體動力學的課本，兩學期講授完畢。

评分☆☆☆☆☆

AE532@Umich

评分☆☆☆☆☆

AE532@Umich

评分☆☆☆☆☆

氣體熱力學與氣體動力學的課本，兩學期講授完畢。