高等工程流體力學(xué)/“十三五”普通高等教育規(guī)劃教材
定 價(jià):36 元
叢書(shū)名:“十三五”普通高等教育規(guī)劃教材
- 作者:張曉東 著
- 出版時(shí)間:2019/9/1
- ISBN:9787519836306
- 出 版 社:中國(guó)電力出版社
- 中圖法分類(lèi):TB126
- 頁(yè)碼:191
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開(kāi)本:16開(kāi)
《高等工程流體力學(xué)/“十三五”普通高等教育規(guī)劃教材》以流體力學(xué)的物理現(xiàn)象為重點(diǎn),側(cè)重于物理現(xiàn)象、流動(dòng)過(guò)程的數(shù)學(xué)描述,以及從物理現(xiàn)象、流動(dòng)過(guò)程的角度理解和掌握流體力學(xué)的數(shù)學(xué)方程,旨在培養(yǎng)碩士研究生的思維能力和科研能力。全書(shū)共九章,主要包括流體力學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、流體的物理性質(zhì)、流體運(yùn)動(dòng)學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)的基本方程、理想流體動(dòng)力學(xué)、氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、流動(dòng)的穩(wěn)定性問(wèn)題、湍流、大氣邊界層流動(dòng)。
《高等工程流體力學(xué)/“十三五”普通高等教育規(guī)劃教材》可作為能源動(dòng)力類(lèi)、機(jī)械類(lèi)、核工程類(lèi)、環(huán)境科學(xué)與工程類(lèi)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的碩士、博士研究生的學(xué)習(xí)參考書(shū),也可供相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教師和科研、工程技術(shù)人員參考。
流體力學(xué)是經(jīng)典力學(xué)的一個(gè)分支,主要研究流體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律以及在流動(dòng)或靜止的狀態(tài)下,流體與固體界面之間的相互作用。
流體力學(xué)是一門(mén)古老的學(xué)科,是理工科院校的一門(mén)經(jīng)典課程。同時(shí),流體力學(xué)也是持續(xù)活躍的研究領(lǐng)域,我們每天都會(huì)遇到的湍流現(xiàn)象,被認(rèn)為是經(jīng)典物理學(xué)中最后一個(gè)沒(méi)有解決的問(wèn)題,以納維(Navier,18 21)和斯托克斯(Stokes,1845)為代表的學(xué)者提出的流體力學(xué)微分型控制方程(N-S方程),是到目前尚未被完全求解的方程。因此傳統(tǒng)的流體力學(xué)一直沿著兩個(gè)方向發(fā)展,一個(gè)是理論流體力學(xué),是以物理學(xué)基本定律和流體力學(xué)基本方程為基礎(chǔ)開(kāi)展演繹推理研究;另一個(gè)是實(shí)驗(yàn)流體力學(xué),基于相似原理、量綱分析等理論,通過(guò)原型或模型實(shí)驗(yàn)開(kāi)展研究。在航空航天、車(chē)輛工程、船舶工程以及風(fēng)工程等領(lǐng)域,現(xiàn)代化的大型風(fēng)洞、水洞、水槽等仍然是重要的研究設(shè)施。從20世紀(jì)60年代中期開(kāi)始,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,計(jì)算流體力學(xué)(computational fluid dynamics,CFD)技術(shù)開(kāi)始興起,現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于流體工程的各個(gè)領(lǐng)域,可以看作是流體力學(xué)的第三個(gè)研究方向。計(jì)算流體力學(xué)有時(shí)也被稱(chēng)作是流體力學(xué)問(wèn)題的“計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)”“數(shù)值模擬”,有些情況下已經(jīng)可以取代物理模型實(shí)驗(yàn),甚至優(yōu)于模型實(shí)驗(yàn)的效果。計(jì)算流體力學(xué)也可看作是理論流體力學(xué)或與計(jì)算數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的結(jié)合,是用來(lái)求解無(wú)法獲得解析解的流體力學(xué)微分方程組的一種近似求解方法。理論流體力學(xué)、實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)和計(jì)算流體力學(xué)是相互聯(lián)系相互補(bǔ)充的,而理論研究是我們學(xué)習(xí)和應(yīng)用流體力學(xué)分析、解決工程問(wèn)題的基礎(chǔ)。
流體力學(xué)在能源動(dòng)力、機(jī)械工程、航空航天、環(huán)境工程、大氣與海洋科學(xué)、化學(xué)工程、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。本書(shū)面向非流體力學(xué)專(zhuān)業(yè)的一般工程領(lǐng)域的流體力學(xué)應(yīng)用。流體力學(xué)中的數(shù)學(xué)表達(dá)具有一定的復(fù)雜性,很多工科學(xué)生會(huì)覺(jué)得理解和推導(dǎo)上有一定難度,本書(shū)力求降低讀者的理解難度,將描述流動(dòng)現(xiàn)象的數(shù)學(xué)表達(dá)解釋清楚。數(shù)學(xué)是流體力學(xué)理論研究的重要工具,本書(shū)介紹的數(shù)學(xué)表達(dá)式都是基本原理、物理現(xiàn)象和流動(dòng)過(guò)程的表述方式。內(nèi)容著重于建立思考流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的空間思維方式,側(cè)重于基本物理現(xiàn)象、流動(dòng)過(guò)程的數(shù)學(xué)描述,以及從物理現(xiàn)象、流動(dòng)過(guò)程的角度理解和掌握流體力學(xué)的數(shù)學(xué)方程。用數(shù)學(xué)的方式思考流體流動(dòng)現(xiàn)象和從物理的角度理解流體力學(xué)的數(shù)學(xué)表達(dá),也是研究生階段培養(yǎng)科研能力的基本內(nèi)容之一。
本書(shū)承蒙華北電力大學(xué)葉學(xué)民教授審閱,葉教授提出了很多寶貴的意見(jiàn)和建議,在此表示衷心的感謝。
前言
緒論
第一章 場(chǎng)論和張量初步
第一節(jié) 場(chǎng)的概念
第二節(jié) 方向?qū)?shù)和梯度
第三節(jié) 散度、奧高定理
第四節(jié) 旋度、斯托克斯定理
第五節(jié) 微分算子
第六節(jié) 張量表示法
第七節(jié) 正交曲線(xiàn)坐標(biāo)系
第八節(jié) 張量的一般定義
第九節(jié) 張量的運(yùn)算
第十節(jié) 二階張量
習(xí)題
第二章 流體的物理性質(zhì)
第一節(jié) 流體的連續(xù)介質(zhì)模型
第二節(jié) 作用在流體上的力
第三節(jié) 一點(diǎn)的應(yīng)力張量
第四節(jié) 流體的壓縮性和熱膨脹性
第五節(jié) 流體的輸運(yùn)現(xiàn)象
第六節(jié) 流體的界面現(xiàn)象和性質(zhì)
第七節(jié) 層結(jié)流體的穩(wěn)定性
習(xí)題
第三章 流體運(yùn)動(dòng)學(xué)
第一節(jié) 描述流體運(yùn)動(dòng)的方法
第二節(jié) 流場(chǎng)的幾何描述
第三節(jié) 質(zhì)點(diǎn)加速度公式和質(zhì)點(diǎn)導(dǎo)數(shù)
第四節(jié) 流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)分析
第五節(jié) 流場(chǎng)的旋度
第六節(jié) 應(yīng)力張量與應(yīng)變率張量之間的關(guān)系——本構(gòu)方程
習(xí)題
第四章 流體動(dòng)力學(xué)的基本方程
第一節(jié) 雷諾輸運(yùn)公式
第二節(jié) 積分型控制方程
第三節(jié) 定常流中的幾個(gè)常用公式
第四節(jié) 積分型方程應(yīng)用舉例
第五節(jié) 微分型控制方程
第六節(jié) 幾種形式的微分型控制方程
第七節(jié) 流體力學(xué)問(wèn)題的理論模型
習(xí)題
第五章 理想流體動(dòng)力學(xué)
第一節(jié) 理想流體動(dòng)力學(xué)基本方程
第二節(jié) 理想流體在勢(shì)力場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的主要性質(zhì)
第三節(jié) 理想不可壓縮無(wú)旋運(yùn)動(dòng)的速度勢(shì)函數(shù)
第四節(jié) 沿流線(xiàn)的歐拉運(yùn)動(dòng)方程
習(xí)題
第六章 氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)
第一節(jié) 氣體動(dòng)力學(xué)基本方程
第二節(jié) 聲傳播方程和馬赫數(shù)
第三節(jié) 理想完全氣體等熵流動(dòng)的主要性質(zhì)
第四節(jié) 激波理論及應(yīng)用
第五節(jié) 膨脹波
第六節(jié) 完全氣體在變截面絕熱管內(nèi)的準(zhǔn)一維定常流動(dòng)
第七章 流動(dòng)穩(wěn)定性
第一節(jié) 研究穩(wěn)定性的方法
第二節(jié) 開(kāi)爾文一亥姆霍茲穩(wěn)定性問(wèn)題
第三節(jié) 對(duì)流不穩(wěn)定性
第四節(jié) 熱不穩(wěn)定性一貝納德問(wèn)題
第五節(jié) 平行流線(xiàn)性穩(wěn)定性理論(Orr - Sommerfeld方程)
第八章 黏性不可壓縮流體的湍流運(yùn)動(dòng)
第一節(jié) 湍流現(xiàn)象
第二節(jié) 湍流參數(shù)的描述
第三節(jié) N-S方程的平均化
第四節(jié) 湍流的能量級(jí)聯(lián)和譜分布
第五節(jié) 雷諾時(shí)均方程的封閉模式
第九章 大氣邊界層的基本理論
第一節(jié) 大氣邊界層內(nèi)的壓強(qiáng)和溫度廓線(xiàn)
第二節(jié) 位溫與浮力作用
第三節(jié) 大氣邊界層的穩(wěn)定性
第四節(jié) 流動(dòng)與受力分析
第五節(jié) 對(duì)數(shù)風(fēng)廓線(xiàn)模型
第六節(jié) 風(fēng)廓線(xiàn)模型的其他問(wèn)題
附錄 習(xí)題答案
參考文獻(xiàn)