流体动力稳定性（第2版） [Hydrodynamic Stabilty] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[英] 德拉津（Drazinm.P.C），W.H.Reid，Cambridge Mathematical Library 著

图书标签:

• 流体动力学
• 稳定性
• 船舶工程
• 海洋工程
• 控制理论
• 数学物理
• 工程数学
• 第二版
• Hydrodynamic
• 船舶设计

出版社： 世界图书出版公司

ISBN：9787510040672

版次：2

商品编码：10914325

包装：平装

外文名称：Hydrodynamic Stabilty

开本：24开

出版时间：2012-01-01

用纸：胶版纸

页数：605

正文语种：英文

内容简介

　　The study of hydrodynamic stability goes back to the theoretical work of Helmhoitz （1868）， KeMn （1871） and Rayleigh （1879，1880） on inviscid flows and， above all， the experimental investi gations of Reynolds （1883）， which initiated the systematic study of viscous shear flows. Reynolds's work stimulated the theoretical investigations of Orr （1907） and Sommerfeld （1908）， who inde~pendently considered small， traveling-wave disturbances of an otherwise steady， parallel flow and derived （what is now known as） the Orr-Sommerfeld equation.

内页插图

目录

Foreword by John Miles
Preface
1 INTRODUCTION
1 Introduction
2 Mechanisms of instability
3 Fundamental concepts of hydrodynamic stability
4 KeMn-Helmholtzinstability
5 Break-up of a liquid jet in air
Problems for chapter 1

2 THERMAL INSTABILITY
6 Introduction
7 The equations of motion
The exact equations
The Boussinesq equations
8 The stability problem
The linearized equations
The boundary conditions
Normal modes
9 General stability characteristics
Exchange of stabilities
A variational principle
10 Particular stability characteristics
Free-free boundaries
Rigid-rigid boundaries
free-rigid boundaries
11 The cells
12 Experimentalresults
13 Some applications
Problems for chapter 2

3 CENTRIFUGAL INSTABILITY
14 Introduction
15 Instability of an inviscid fluid
Three-dimensional disturbances
Axisymmetric disturbances
Two-dimensionaldisturbances
16 Instability of Couette flow of an inviscid fluid
17 The Taylor problem
Axisymmctric disturbances
Two-dimensional disturbances
Three-dimensional disturbances
Some experimental results
18 The Dean proble
The Dean problem
The Taylor-Dean problem
19 The Gortler problem
Problems for chapter 3

4 PARALLEL SHEAR FLOWS
20 Introduction
The inviscid theory
21 The governing equations
22 General criteria for instability
23 Flows with piecewise-linear velocity profiles
Unbounded vortex sheet
Unbounded shear layer
Bounded shear layer
24 The initial-value problem
The viscous theory
25 The governing equations
26 The eigenvalue spectrum for small Reynolds numbers
A perturbation expansion
Sufficient conditions for stability
27 Heuristic methods of approximation
……
5 UNIFORM ASYMPTOTIC APPROXIMATIONS
6 ADDITIONAL TOPICS IN LINEAR STABILITY THEORY
7 NONLINEAR STABILITY
APPENDIX. A CLASS OF GENERALIZED AIRY FUNCTIONS

前言/序言

流体力学与控制理论的交汇点：复杂系统的稳定性分析 书籍名称： 流体动力稳定性（第2版） （注：根据您的要求，以下内容是针对一本假设的、名为《流体动力稳定性（第2版）》的图书所撰写的、但不包含该书具体内容的详细简介，专注于描述其可能涵盖的、与之相关的、更广阔的理论基础、分析方法和应用领域。） --- 导言：从经典到现代的动力学挑战 本书旨在构建一个坚实的理论框架，用以剖析那些由流体运动内在特性所决定的复杂系统的稳定性问题。它将焦点置于动力系统理论与连续介质力学的交叉领域，探讨如何利用先进的数学工具来量化和预测流体系统在受到扰动时，是趋于恢复平衡状态，还是演化出新的、非线性的、甚至混沌的行为。 我们深知，流体力学现象的广谱性——从边界层分离到大气环流，从管道内的湍流到船舶在波浪中的运动——其核心挑战往往归结为稳定性判据的建立与求解。本导论部分将回顾经典的线性稳定性理论（如瑞利判据、开尔文-亥姆霍兹不稳定性），但更着重于引导读者迈入非线性动力学和高维系统的复杂性。我们将从经典热力学第二定律所揭示的耗散特性出发，确立研究对象的基本物理边界。 第一部分：稳定性分析的数学基石 本部分将详尽阐述用于分析系统稳定性的核心数学工具。这并非对传统流体力学方程的简单复述，而是侧重于如何将这些偏微分方程转化为可分析的动力学模型。 1. 谱分析与特征值问题 稳定性分析的基石在于线性化。我们首先需要对描述流体运动的非线性偏微分方程（如纳维-斯托克斯方程的扰动形式）进行线性化处理。本章将深入探讨如何将这些扰动方程转化为一类特征值问题。对于特定的几何配置和边界条件，解的稳定性和演化率完全由特征值的实部决定。我们将详细讨论： 离散化技术与截断误差： 如何使用谱方法（如Chebyshev配置）或有限差分/有限元方法将无穷维问题转化为有限维代数问题，并分析由此引入的数值稳定性问题。 算子理论基础： 将线性化后的演化方程表示为半群算子，探讨算子的谱隙（Spectral Gap）与系统稳定性的直接关系。 2. 双曲与抛物方程的对比分析 流体动力学方程组混合了双曲（对流项）和抛物（粘性项）特性。本章将对比分析这两种数学类型的稳定性特征。对于纯对流占主导的系统（如浅水波），我们将聚焦于特征线分析和能量方法，特别是如何处理波的传播与耗散的相互作用。对于高粘性或扩散主导的系统，我们将侧重于最大模原理及其在证明稳定上界方面的应用。 3. 摄动理论与不适定性 在物理系统边界处或特定参数（如雷诺数）附近，系统可能展现出奇异摄动的行为。本节将介绍如何利用渐近展开法，如匹配边界层理论，来捕捉那些仅存在于特定空间区域内的不稳定模态。同时，也将讨论某些理想化模型（如无粘流）可能导致的问题，例如瘙痒模态（Inviscid Modes）的出现，这通常需要引入更精细的能量耗散机制或更复杂的数学处理。 第二部分：复杂流动中的非线性动力学 当系统偏离线性化假设时，即进入非线性稳定性的范畴。本部分是全书理论深度的体现，旨在解析流体系统如何从稳定态过渡到复杂、不可预测的状态。 4. 庞加莱-李雅普诺夫理论在流体力学中的应用 非线性分析的核心在于李雅普诺夫稳定性。我们将探讨如何构造合适的李雅普诺夫函数来判断流体流场（如湍流的初级阶段）的全局或局部稳定性，而无需显式求解时间演化方程。这包括对能量泛函、耗散率泛函的精确定义与分析。 5. 分岔理论与模态竞争 从稳定的层流到不稳定的湍流，转变通常不是突变的，而是通过分岔过程实现的。本章将集中讨论流体力学中常见的分岔类型： 超临界和次临界分岔： 解释在不同物理参数下，稳定解如何转变为新的、非零振幅的周期性或拟周期性解（如泰勒-库埃特流中的涡旋结构）。 混沌的早期迹象： 分析涉及鞍节点、霍普夫分岔等，它们预示着系统可能进入混沌状态。我们还将介绍洛伦兹吸引子等低维模型在理解高维流体系统中的启发意义。 6. 湍流的结构与内在稳定性 湍流是流体动力学中最具挑战性的稳定/不稳定问题。本书将不直接尝试“求解”湍流，而是从湍流的结构稳定性角度切入。我们将考察： 相干结构稳定性： 那些在统计平均流中保持不变的特定涡旋结构（如剪切层中的层流带），它们自身的稳定性如何决定了湍流的整体特性。 多尺度相互作用： 在多尺度系统中，大尺度结构的不稳定如何通过非线性耦合驱动小尺度能量的耗散，并讨论尺度分离在稳定性分析中的局限性。 第三部分：边界、耦合与实际工程挑战 稳定性分析必须植根于具体的物理约束和外部环境。本部分讨论系统边界的复杂性及其对整体稳定性的决定性作用。 7. 自由表面与界面稳定性 当系统包含不可压缩流体与气体的界面（如海洋波浪、气泡动力学）或两种不同流体间的界面时，稳定性分析需要整合表面张力和重力的影响。我们将分析： 开尔文-亥姆霍兹不稳定性（界面版本）： 重点分析不同密度流体在剪切作用下产生的波浪模态，以及这些模态的饱和机制。 瑞利-泰勒不稳定性（反置密度层）： 讨论重力驱动下，密度不稳定的指数增长，并引入对非线性发展的修正模型。 8. 结构-流体耦合系统 在许多实际应用中，流体与周围的弹性结构（如管道、机翼、生物组织）之间存在着动态反馈。本章将概述流固耦合动力学的稳定性分析方法： Flutter（颤振）分析： 在航空航天领域，结构固有频率与流体诱导的负阻尼之间的耦合可能导致灾难性的振荡。我们将运用模态阻尼比的概念来区分阻尼振荡和失稳发散。 吸积与耗散的平衡： 分析结构柔顺性如何改变系统本征频率，以及何时流体能量的输入会超过结构的固有耗散能力，导致结构性失稳。 结论：面向控制的设计与预测 全书最终目标是将理论稳定性分析转化为可操作的工程准则。我们总结了如何利用对不稳定模态的深入理解，设计出能够抑制或推迟失稳的控制策略。这包括： 被动控制： 通过优化几何形状或引入耗散材料来改变系统的本征稳定性。 主动控制： 基于李雅普诺夫函数的反馈控制方法，或利用模态振幅的实时监测来实施扰动抑制，目标是将系统维持在一个稳定的、可接受的运行区间内。 本书适合于高年级本科生、研究生以及从事流体力学、航空航天、海洋工程和复杂系统分析的工程师和研究人员。它要求读者具备扎实的微积分、线性代数基础，并对偏微分方程有基本的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度着实令人印象深刻，它不仅仅是知识的堆砌，更是一种思维方式的引导。作者在梳理流体动力稳定性的发展脉络时，显得游刃有余，从经典的理论模型到前沿的研究进展，都做了详尽的介绍。我尤其欣赏书中对不同稳定性判据的比较分析，以及它们各自的优缺点和适用范围。这让我能够更辩证地看待问题，不被单一的理论所束缚。在阅读过程中，我发现自己对一些曾经模糊不清的概念有了豁然开朗的感觉，比如边界层稳定性、对流不稳定性等等，这些复杂的现象在书中得到了清晰的阐释。而且，作者在引用文献时也非常严谨，很多重要的研究成果都被恰当地提及，为读者进一步深入研究提供了宝贵的线索。虽然这本书的数学推导部分需要一定的基础，但作者在保证严谨性的同时，也尽量照顾到不同层次的读者，通过大量的解释和类比，帮助我们理解其中的逻辑。这本书无疑是流体动力稳定性领域的一部力作，它既有理论的深度，又有对实践的关照，是一本值得反复研读的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是打开了我对流体动力学理解的一扇新大门！虽然我并非科班出身，对一些高深的数学公式望而却步，但作者用一种非常直观和有条理的方式，将原本抽象的概念一一拆解。我特别喜欢书中通过大量精心设计的图示来解释稳定性理论的各个方面，这让我能够更清晰地看到不同扰动如何影响流体的行为，以及哪些因素会促使流体回归稳定或走向失稳。即便是一些复杂的数学推导，作者也会用通俗易懂的语言先行铺垫，再逐步引入，使得整个学习过程不至于让人感到窒息。更让我惊喜的是，书中还穿插了一些实际应用案例，比如航空航天、气象预报等领域是如何运用流体动力稳定性原理来解决实际问题的。这些案例让原本枯燥的理论变得生动起来，也让我深刻体会到这项研究的价值和重要性。我曾一度认为流体动力学过于艰涩难以理解，但这本书彻底颠覆了我的看法。它就像一位循循善诱的良师，耐心引导着我一步步探索流体运动的奥秘。我强烈推荐给所有对流体动力学感兴趣，或者需要在工作中应用相关知识的读者。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期在工程领域工作的工程师，我一直在寻找一本能够系统性地提升我对流体系统不稳定行为理解的书籍。这本书无疑满足了我的需求。它不仅提供了扎实的理论基础，更关键的是，它教会了我如何从工程的角度去分析和预测流体的不稳定性。书中关于各种常见流体系统（如管道流动、翼型流动、自由表面流动等）的稳定性分析方法，非常贴合实际工程中的应用场景。我尤其喜欢其中关于非线性稳定性理论的章节，这部分内容往往是许多初级教材所忽略的，但它对于理解真实的、复杂的流体行为至关重要。作者在讲解时，并没有回避复杂的数学工具，但同时又强调了这些工具在物理意义上的解释，让我在应用时更有底气。此外，书中还包含了一些关于如何通过数值模拟来研究流体稳定性的介绍，这对于我来说非常有价值，可以指导我在工作中进行更有效率的模拟分析。总而言之，这是一本兼具理论高度和工程实用性的优秀教材，它为我提供了一个全新的视角来审视我所面对的工程问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排非常合理，从基础概念入手，逐步深入到更复杂的理论和模型，使得学习过程非常流畅。我特别欣赏书中对数学工具的应用方式，作者并不是简单地列出公式，而是会详细解释每个公式的来源和物理意义，这大大降低了理解难度。即使对于我这样数学基础相对薄弱的读者，也能在作者的引导下逐步掌握。书中对多种流体稳定性理论的介绍，特别是对线性稳定性理论的详细阐述，为我打下了坚实的基础。而后续对非线性稳定性和分岔理论的探讨，更是将我的视野拓宽到了全新的领域。我发现自己对许多曾经困扰我的问题，比如为什么某些小的扰动会放大，为什么流体会从一种状态跳跃到另一种状态，都有了更清晰的理解。而且，作者在讲解过程中，穿插了大量的历史背景和研究趣闻，这让阅读过程更加生动有趣，也让我对流体动力稳定性这一学科的发展有了更深的认识。这本书是我在流体动力学领域学习道路上的一个重要里程碑。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉就像是在探索一个精妙的宇宙，每个扰动都是一颗微小的星辰，而稳定性就是这些星辰运行的规律。作者的叙述风格非常吸引人，他没有使用那种枯燥乏味、公式堆砌的语言，而是用一种近乎诗意的笔触，描绘出流体在各种诱惑和对抗中展现出的生命力。我沉浸在对湍流形成的解释中，感受着从有序到无序的转变，那种混沌美学让我着迷。书中对一些经典的不稳定性现象，如科马诺不稳定性、泰勒-库埃特不稳定性等，都进行了深入浅出的剖析，让我对这些现象的成因和发展有了全新的认识。我发现自己常常会在阅读时停下来，细细品味作者的文字，想象着那些流体粒子在空间中的舞蹈。这本书不仅仅是一本学术专著，更像是一部关于流体运动哲学的小册子，它引导我去思考事物的本质，去理解变化中的不变，以及无序中的某种内在秩序。对于那些渴望在流体动力学中寻找美学和哲思的读者来说，这本书绝对不容错过。

评分☆☆☆☆☆

《流体动力学稳定性(第2版)(英文版)》首先详细介绍了这个领域的三大主题：流体稳定性、热对流、旋转和弯曲流和平行切变流；接着讲述平行切变流的数学理论、大量的线性理论应用、分层理论和不稳定性。《流体动力学稳定性(第2版)(英文版)》尽可能多地囊括涉及到的试验和数值理论，重点强调用到的物理方法和技巧以及书中得到的结果。《流体动力学稳定性(第2版)(英文版)》的最大特点是包括了大量的习题，这些习题不仅能够很好的掌握书中的内容，而且也是书中一些疑难知识的更具体解答。

评分☆☆☆☆☆

《流体动力学稳定性(第2版)(英文版)》首先详细介绍了这个领域的三大主题：流体稳定性、热对流、旋转和弯曲流和平行切变流；接着讲述平行切变流的数学理论、大量的线性理论应用、分层理论和不稳定性。《流体动力学稳定性(第2版)(英文版)》尽可能多地囊括涉及到的试验和数值理论，重点强调用到的物理方法和技巧以及书中得到的结果。《流体动力学稳定性(第2版)(英文版)》的最大特点是包括了大量的习题，这些习题不仅能够很好的掌握书中的内容，而且也是书中一些疑难知识的更具体解答。

评分☆☆☆☆☆

书很好，下次还要买的。

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显示有货，结果付款一周都显示在采购，建议不在库存的产品注明状态。

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不错的书

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不错的书

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书是好书，绝对经典，但是让世图给糟蹋了，字体还是一如既往的小，纸张和手纸差不多，哎~~~，

评分☆☆☆☆☆

不错的书

评分☆☆☆☆☆

The study of hydrodynamic stability goes back to the theoretical work of Helmhoitz （1868）， KeMn （1871） and Rayleigh （1879，1880） on inviscid flows and， above all， the experimental investi gations of Reynolds （1883）， which initiated the systematic study of viscous shear flows. Reynolds's work stimulated the theoretical investigations of Orr （1907） and Sommerfeld （1908）