《環(huán)境流體力學(xué)》一書系統(tǒng)地闡述了流體力學(xué)的基本理論和在環(huán)境問題中的應(yīng)用實(shí)例，使讀者能熟練掌握流體力學(xué)基本方程組的推導(dǎo)，基本流體問題的求解，理解自然和環(huán)境中存在的復(fù)雜流體力學(xué)現(xiàn)象并進(jìn)行初步的客觀機(jī)制分析，以及用流體力學(xué)理論解決生產(chǎn)和生活中的實(shí)際問題。全書分為五章，從"曲線坐標(biāo)系和張量分析”到"流體的渦旋運(yùn)動(dòng)”詳細(xì)地介紹了從流體力學(xué)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)到實(shí)際應(yīng)用的知識(shí)體系，內(nèi)容豐富、系統(tǒng)性強(qiáng)，敘述嚴(yán)謹(jǐn)。本書可作為高校環(huán)境科學(xué)和其他專業(yè)的教材或教學(xué)參考書， 同時(shí)還可供相關(guān)專業(yè)的教師和科學(xué)技術(shù)人員參考使用。
姚偉，復(fù)旦大學(xué)航空航天系教授、博導(dǎo)，上海市力學(xué)學(xué)會(huì)上海市針灸經(jīng)絡(luò)研究中心副理事長(zhǎng)，中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)委員會(huì)委員。長(zhǎng)期從事流體力學(xué)、生物力學(xué)、信號(hào)分析的研究，參與撰寫Springer--Verlag出版社出版的英文專著《Current research in Acupuncture》，第一或或通訊作者發(fā)表發(fā)表論文48篇，其中SCI檢索21核心13篇。2009年起承擔(dān)復(fù)旦大學(xué)力學(xué)與工程科學(xué)工作，2015年起承擔(dān)復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系"環(huán)境流體力學(xué)”的教學(xué)，2020年起開始為復(fù)旦大學(xué)"理論與應(yīng)用力學(xué)”和"大氣科學(xué)”共同開設(shè)本科生課程。另外還曾開設(shè)本科生課"概率論與研究生課"連續(xù)介質(zhì)力學(xué)”、"血液動(dòng)力學(xué)”。
第 １ 章 曲線坐標(biāo)系和張量分析………………………………………………………………… １
１- １ 曲線坐標(biāo)系 ……………………………………………………………………………… １
１-１- １ 基向量 ………………………………………………………………………………… ２
１- １- ２ 基向量對(duì)曲線坐標(biāo)的微分 ……………………………………………………………… ３
１- １-３ 正交變換 ……………………………………………………………………………… ５
１- ２ 張量分析………………………………………………………………………………… １０
１- ２- １ 張量運(yùn)算 ……………………………………………………………………………… １０
１- ２- ２ 場(chǎng)論 ………………………………………………………………………………… １２
１- ２-３ 二階張量 ……………………………………………………………………………… １６
課后習(xí)題 ……………………………………………………………………………………… １７
習(xí)題參考答案 ………………………………………………………………………………………１７
第 ２ 章 運(yùn)動(dòng)與變形 ……………………………………………………………………………２２
２- １ 構(gòu)形……………………………………………………………………………………… ２２
２- １- １ 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) ………………………………………………………………………… ２２
２- １- ２ 參考構(gòu)形與當(dāng)前構(gòu)形 ………………………………………………………………… ２３
２- ２ 變形與應(yīng)變……………………………………………………………………………… ２７
２-２-１ 變形－變形梯度 ……………………………………………………………………… ２７
２- ２-２ 變形描述－應(yīng)變張量 …………………………………………………………………… ３０
２- ３ 物質(zhì)導(dǎo)數(shù)和輸運(yùn)定理…………………………………………………………………… ３４
２- ３-１ 應(yīng)變張量 ……………………………………………………………………………… ３４
２- ３-２ 物質(zhì)導(dǎo)數(shù) ……………………………………………………………………………… ３５
２-３-３ 物質(zhì)的隨體導(dǎo)數(shù) （輸運(yùn)定理） ………………………………………………………… ３７
課后參考習(xí)題 ……………………………………………………………………………………… ４０
習(xí)題參考答案 ……………………………………………………………………………………… ４０
第 ３ 章 基本方程 ………………………………………………………………………………４５
３- １ 本構(gòu)方程………………………………………………………………………………… ４５
３-１-１ 客觀性原理 …………………………………………………………………………… ４５
３-１-２ 應(yīng)力張量 ……………………………………………………………………………… ４６
３-１-３ 簡(jiǎn)單物質(zhì)的本構(gòu)方程 ………………………………………………………………… ４９
３-１-４ 簡(jiǎn)單流體的曲線流動(dòng) ………………………………………………………………… ５３
３-２ 守恒方程………………………………………………………………………………… ５６
３-２-１ 質(zhì)量守恒 ……………………………………………………………………………… ５６
３-２-２ 動(dòng)量守恒 ……………………………………………………………………………… ５６
３-２-３ 能量守恒 ……………………………………………………………………………… ５８
３-２-４ 標(biāo)量輸運(yùn)方程 ………………………………………………………………………… ６２
３-３ 狀態(tài)方程………………………………………………………………………………… ６３
３-３-１ 熱力學(xué)方程 …………………………………………………………………………… ６３
３-３-２ 完全氣體的內(nèi)能 ……………………………………………………………………… ６５
３-３-３ 等熵過程 （理想絕熱） ……………………………………………………………… ６６
３-４ 量綱分析………………………………………………………………………………… ６６
３-４-１ 量綱 ………………………………………………………………………………… ６６
３-４-２ 定理 ……………………………………………………………………………… ６８
３-４-３ 相似性原理 …………………………………………………………………………… ６９
課后習(xí)題 ……………………………………………………………………………………… ７２
習(xí)題參考答案 ………………………………………………………………………………………７４
第 ４ 章 流體模型及應(yīng)用實(shí)例 …………………………………………………………………８２
４-１ 流體靜力學(xué)……………………………………………………………………………… ８２
４-１-１ 均質(zhì)物質(zhì)作用于平壁上的壓強(qiáng)合力 …………………………………………………… ８２
４-１-２ 均質(zhì)物質(zhì)作用于曲壁上的壓強(qiáng)合力 …………………………………………………… ８３
４-１-３ 非慣性系中均質(zhì)流體的相對(duì)平衡 ……………………………………………………… ８６
４-２ 無黏性流動(dòng)……………………………………………………………………………… ８９
４-２-１ 無黏性定常流動(dòng)的伯努利積分 ………………………………………………………… ８９
４-２-２ 無旋流動(dòng)拉格朗日積分 ……………………………………………………………… ９４
４-３ 測(cè)黏流動(dòng)………………………………………………………………………………… ９７
４-３-１ Ｐｏｉｓｅｕｉｌｌｅ 流動(dòng) （曲線流動(dòng)實(shí)例） ……………………………………………………… ９７
４-３-２ 牛頓流體的 Ｐｏｉｓｅｕｉｌｌｅ 流動(dòng)與達(dá)西公式 ………………………………………………… ９９
４-４ 不可壓縮無旋流動(dòng) …………………………………………………………………… １００
４-４-１ 勢(shì)函數(shù)定義及應(yīng)用 …………………………………………………………………… １０１
４-４-２ 液體表面波分析……………………………………………………………………… １０３
４-４-３ 進(jìn)行波分析 ………………………………………………………………………… １０７
４- ５ 平面不可壓縮流動(dòng) …………………………………………………………………… １０９
４-５-１ 直角坐標(biāo)系中不可壓縮流體平面流動(dòng)的流函數(shù) ……………………………………… １０９
４-５-２ 柱坐標(biāo)系中的流函數(shù) ………………………………………………………………… １１１
４-５-３ 流函數(shù)應(yīng)用實(shí)例……………………………………………………………………… １１２
４-６ 其他流動(dòng)模型 ………………………………………………………………………… １１４
４-６-１ 非定常流動(dòng)與定常流動(dòng) ……………………………………………………………… １１４
４-６-２ 絕熱流動(dòng)與等熵流動(dòng) ………………………………………………………………… １１４
４-６-３ 一維、 二維和三維流動(dòng) ……………………………………………………………… １１４
課后習(xí)題……………………………………………………………………………………… １１５
習(xí)題參考答案 ………………………………………………………………………………………１１８
第 ５ 章 流體的渦旋運(yùn)動(dòng) ………………………………………………………………………１３０
５-１ 渦旋運(yùn)動(dòng)的基本概念和渦量輸運(yùn)方程 ……………………………………………… １３０
５-１-１ 渦旋運(yùn)動(dòng)的基本概念 ………………………………………………………………… １３０
５-１-２ 渦量輸運(yùn)方程 ……………………………………………………………………… １３２
５-２ 無黏性流體的渦量輸運(yùn)方程 ………………………………………………………… １３４
５-２-１ 流體運(yùn)動(dòng)中速度環(huán)量的變化 ………………………………………………………… １３４
５-2 -３ 感生速度場(chǎng) …………………………………………………………………………… １３５
５-３-１ 渦旋感生速度場(chǎng)……………………………………………………………………… １３５
５-３-２ 渦線感生速度場(chǎng)……………………………………………………………………… １３７
５-３-３ 點(diǎn)渦 ………………………………………………………………………………… １３８
５-４ 渦旋運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生、 擴(kuò)散及衰減 ……………………………………………………… １４１
５-４-１ 流體非正壓的影響 …………………………………………………………………… １４１
５-４-２ 地球自轉(zhuǎn)的影響……………………………………………………………………… １４２
５-４-３ 黏性的影響 （邊界層） ……………………………………………………………… １４５
課后習(xí)題……………………………………………………………………………………… １４８
習(xí)題參考答案……………………………………………………………………………………… １５０
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………… １６２
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