Multimedia Fluid Dynamics

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作者:Homsy, G. M./ Aref, H./ Breuer, K. S./ Hochgreb, S./ Koseff, J. R./ Munson, Bruce R./ Powell, K. G./
出品人:
页数:0
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价格:22.99
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isbn号码:9780521604765
丛书系列:
图书标签:
  • 流体动力学
  • 多媒体
  • 计算流体动力学
  • 可视化
  • 模拟
  • 工程
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具体描述

好的,这里为您准备了一份关于一本名为《流体力学与应用计算》的图书的详细简介,内容完全聚焦于该书本身,不涉及《Multimedia Fluid Dynamics》的内容。 --- 图书名称:《流体力学与应用计算》 作者: [此处可想象性地填入作者姓名,例如:王志强、李明] 出版社: [此处可想象性地填入出版社名称,例如:高等教育出版社] --- 图书简介:《流体力学与应用计算》 导言:理解世界的流动本质 《流体力学与应用计算》旨在为工程学、物理学、环境科学及相关领域的学生、研究人员和专业工程师提供一个全面、深入且实用的流体力学知识框架。本书的核心目标在于弥合经典流体力学理论与现代计算方法之间的鸿沟,使读者不仅能够掌握流体运动的基本物理原理,更能熟练运用计算工具来解决复杂的实际工程问题。 本书结构清晰,逻辑严谨,从基础的流体静力学和运动学出发,逐步深入到动量和能量方程的建立,最终过渡到先进的数值模拟技术。我们坚信,在当今工程实践中,仅凭解析方法已不足以应对高速、高雷诺数或复杂几何边界下的流动问题,因此,计算流体力学(CFD)的介绍与实践贯穿全书的后半部分,构成了本书的一大特色和重点。 第一部分:流体力学基础原理 本书的第一部分奠定了坚实的理论基础,这是后续所有高级分析和计算的基石。 第1章:流体的基本概念与性质 本章详细介绍了流体的定义、分类(牛顿流体与非牛顿流体),以及流体的基本物理性质,如密度、粘度、表面张力与压缩性。重点讨论了流体与固体接触时的边界条件,包括无滑移假设及其局限性。此外,本章引入了描述流场的基本物理量,如速度场、应力张量等,为后续的守恒方程推导做准备。 第2章:流体静力学 聚焦于流体在平衡状态下的力学特性。本章推导了流体静力学基本方程,探讨了压力随深度的变化规律,并详细分析了平面及曲面上的静水压力、浮力、浮心以及稳定性和稳态问题。本章结合了船舶工程、水利工程中的实际应用案例,如浮力计算和船体水线面分析。 第3章:流体运动学 本章将视角从静力学转向运动学,关注流体的描述方法——欧拉观点与拉格朗日观点。详细讨论了流线、迹线、流迹线的区别与联系,并引入了流场分析的核心工具:速度梯度张量。通过介绍涡度和应变率的概念,读者将初步理解流场内部的旋转和变形特性。 第4章:流体动力学——控制方程的建立 这是理论核心章节。本章基于质量守恒(连续性方程)、动量守恒(纳维-斯托克斯方程)和能量守恒定律,系统地推导了三大控制方程。对于粘性流体和不可压缩流体,方程的简化形式将被详细分析。本章还涵盖了特定流动问题的简化,如伯努利方程的严格推导及其应用范围的界定。 第二部分:经典流动分析与工程应用 第二部分将理论知识应用于具体、典型的流动场景,展示如何利用简化的数学模型解决工程问题。 第5章:无粘流动分析 在讨论粘性效应之前,本章首先研究理想流体流动,即欧拉方程的应用。重点分析了势流理论,包括二维势流的叠加原理,如源、汇、偶极子和均匀流的组合。通过共形映射法,探讨了如何处理复杂的几何边界,如翼型前缘的压力分布预测。 第6章:粘性流动与边界层理论 粘性效应在实际工程中无处不在。本章深入探讨了粘性流体内部的剪切应力。核心内容是普朗特边界层理论的引入,详细分析了平板上的Blasius解,并探讨了边界层分离的现象及其对流体阻力的影响。此外,本章也覆盖了管道流动中的层流与湍流过渡,并应用了达西-魏斯巴赫方程进行实际管道损失计算。 第7章:可压缩流动基础 本章转向处理高速流动问题,气体流速接近或超过声速的情况。系统介绍了等熵流动、流动的“ choked”现象、正激波和斜激波的形成与特性。通过分析喷管流动(如拉伐尔喷管),读者将掌握如何设计和分析高速气流系统。 第三部分:计算流体力学(CFD)方法论 本书的第三部分是其区别于传统教材的关键所在,它将流体力学与现代计算技术紧密结合。 第8章:CFD基础与离散化技术 本章介绍将偏微分方程转化为代数方程组的数值方法。详细阐述了有限差分法(FDM)的基本思想,包括前向差分、后向差分和中心差分的精度与稳定性分析。接着,重点介绍了有限体积法(FVM)——CFD中最常用的方法,并解释了通量守恒的物理意义。 第9章:求解速度-压力耦合问题 对于不可压缩流动,速度和压力场之间存在耦合关系,这是CFD求解中最具挑战性的部分之一。本章详细介绍了压力修正算法,特别是SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations)算法的完整流程,包括其迭代步骤、收敛标准和稳定性控制。同时,也会简要介绍PISO和SIMPLEC算法的改进之处。 第10章:湍流模型与数值实现 湍流是工程中最常见的流动状态,但其随机性使其难以直接求解(DNS)。本章系统地介绍了雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程的推导,并深入讲解了主流的代数湍流模型,包括零方程模型(如代数边界层模型)、一方程模型(如 Spalart-Allmaras 模型)和两方程模型(如 $k-epsilon$ 和 $k-omega$ 模型)。本章将指导读者如何根据实际流动特征选择合适的模型。 第11章:网格生成与质量控制 数值模拟的精度高度依赖于计算网格的质量。本章涵盖了结构化网格和非结构化网格的生成技术。重点讨论了网格质量的评价指标,如正交性、平滑度和网格密度对边界层分辨率的影响。如何高效地在复杂几何体上布置边界层网格,将是本章的实践核心。 第12章:高级应用与后处理 本章将前述所有理论和数值方法应用于实际案例。包括: 1. 传热问题的耦合计算: 如何在流场求解中引入能量方程,计算对流换热系数。 2. 瞬态流动模拟: 非定常问题的求解策略与时间步长控制。 3. 结果可视化与验证: 介绍流场数据的后处理技术(如等值线图、矢量图、流线图),以及如何将计算结果与实验数据进行对比验证(Verification & Validation, V&V)。 总结 《流体力学与应用计算》不仅是一本理论教材,更是一本面向实践的工具书。它通过严密的数学推导和清晰的计算流程描述,确保读者在掌握流体力学核心知识的同时,能够独立地利用现代CFD软件对工程挑战进行建模、求解与分析。本书的最终目标是培养具备深厚流体力学背景和强大计算分析能力的复合型工程师和科研人员。

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这本《流体力学导论:基础与应用》的作者显然下了不少功夫,试图将一个听起来相当枯燥的学科变得生动起来。开篇的章节对流体的基本概念和连续介质假设的引入非常扎实,逻辑链条清晰得让人印象深刻。特别是对于边界层理论的阐述,没有陷入教科书式的公式堆砌,而是结合了实际的工程案例,比如机翼上的气流分离现象,让读者能立刻理解这些数学模型背后的物理意义。作者在推导纳维-斯托克斯方程时,使用了大量的矢量分析工具,并且在每一步推导后都会附上对物理量守恒的解释,这点非常棒。我特别欣赏它在处理非牛顿流体时的广度,从简单的剪切增稠到复杂的粘弹性行为都有所涉及,这对于从事化工或生物医学工程的读者来说,无疑是一份宝贵的参考。不过,书中在湍流模型的介绍上略显保守,对于更前沿的LES(大涡模拟)和DNS(直接数值模拟)的最新进展着墨不多,这或许是受限于篇幅或初衷,但对于希望紧跟学术前沿的研究者来说,可能需要查阅其他资料进行补充。总的来说,这是一部内容详实、讲解深入的教材,为建立坚实的流体力学基础打下了坚实的基础。

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翻开《热力学与传热学:从微观到宏观视角》,立刻能感受到一种深沉的学术底蕴。这本书的视角非常独特,它没有将传热学视为一个孤立的分支,而是将其深深植根于统计力学和不可逆过程的热力学基础之上。关于黑体辐射的章节,作者从普朗克定律出发,详尽推导了各种辐射交换的几何因子和吸收率,推导过程严谨到几乎没有跳跃。而在传热部分,对流换热的分析尤其精彩,它巧妙地利用了边界层理论的知识,使得雷诺数、普朗特数等无量纲参数的物理含义被凸显出来。作者在讲解如何选择合适的湍流模型(比如k-epsilon和SST k-omega)时,非常注重实际工程中的适用性和精度权衡,而不是仅仅给出理论模型。我个人觉得,书中关于相变传热的讨论非常到位,特别是对核化过程和沸腾机制的描述,兼具物理图像的清晰性和工程数据的参考价值。对于想要深入理解热量是如何在复杂系统中传递的工程师或科研人员来说,这本书绝对是案头必备的经典之作,其深度远超一般本科教材的范畴。

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老实说,我本来对这种经典力学分支的书籍抱持着一种“能应付考试就好”的心态,但《计算流体力学:从拉格朗日到欧拉》这本书却着实让我耳目一新。它并非仅仅罗列公式,而是将数学工具与物理直觉完美融合。书中对有限体积法的讲解极其细致,从网格划分的技巧,到离散格式的选择,作者都给出了非常实用的建议。特别是关于求解器(Solver)的部分,对压力-速度耦合算法,如SIMPLE族算法的迭代过程,进行了近乎手把手的剖析,这在很多其他教材中是难以见到的深度。我尤其喜欢它在不同数值方法间的比较分析——例如,何时该选择迎风格式而不是中心差分格式,以及如何处理对流项的主导性问题。书中附带的那些Python代码片段虽然简单,但足以帮助读者理解离散化过程的每一步操作,这种“可操作性”的设计极大地提升了学习效率。唯一的遗憾是,对于处理自由表面流或多相流时常用的体积分数法(VOF)的稳定性问题,讨论得不够深入,希望未来版本能有所加强。这本书的价值在于,它不仅仅教会你怎么“解”问题,更教会你怎么“构建”一个可靠的求解器。

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我接触过不少关于材料科学的书籍,但《高分子物理与流变学:结构决定性能》这本书在探讨聚合物行为方面,展现出了一种罕见的洞察力。它并没有被复杂的化学合成细节所困扰,而是聚焦于聚合物的“形变”与“流动”特性。开篇对高分子链构象的统计力学描述,如高斯链模型和维金理论,解释得既直观又精确。真正让我眼前一亮的是关于粘弹性本构关系的部分,作者娴熟地运用了弛豫时间和蠕变柔量函数来描述材料随时间变化的响应,并成功地将宏观的流变测试(如振荡剪切实验)与微观的链段运动联系起来。书中对熔融聚合物挤出过程中的剪切速率依赖性、应力松弛现象的分析,都充满了实战经验。阅读过程中,我仿佛能看到那些长链分子在受力时如何缠绕、滑动和重新排列。唯一的不足可能在于,对于生物高分子在复杂生物环境中的流变行为,探讨得还略显单薄,但就传统工业高分子而言,这本书无疑是一部里程碑式的著作,其深度和广度足以培养出真正理解材料的专家。

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这本《声学与波动理论:从亥姆霍兹到菲涅耳》的结构编排非常具有启发性,它成功地将看似不相关的波动现象统一在一个数学框架之下。作者从最基础的波动方程出发,通过一系列精妙的坐标系变换,导出了球坐标系和柱坐标系下的解,这为理解扬声器辐射和管道声学问题奠定了坚实的数学基础。我对书中关于声波在复杂介质中传播的讨论印象深刻,特别是在处理多孔材料和声吸收结构时,引入了声学阻抗的概念,这种处理方式非常直截了当且高效。在讨论到散射问题时,作者没有止步于瑞利散射,而是深入讲解了米氏散射理论,并用图形清晰地展示了不同尺寸参数下散射场的方向性差异。书中对于傅里叶变换在解决波传播问题中的核心地位的强调也十分到位,读者可以清晰地看到时域和频域分析的相互转化与互补性。虽然书名听起来偏向理论,但作者始终保持着对实际应用的关注,比如超声成像和无损检测中的波形畸变分析,使得理论推导过程绝不枯燥,真正做到了理论与工程应用的完美平衡。

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