中国学科发展战略·流体动力学/学术引领系列·“十二五”国家重点图书出版规划项目 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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产品特色

内容简介

　　中国学科发展战略丛书以中国科学院学部开展的“中国科学院学部学科发展战略研究项目”的研究成果为基础，由以院士为主体、众多专家参与的学科发展战略研究组经过深入调查和广泛研讨共同完成，旨在系统分析有关学科的发展态势和规律，提炼关键学科理论和技术问题，提出学科创新发展的新思想和新方法，并为学科的均衡发展提供政策和措施建议。《中国学科发展战略·流体力学》系统梳理了流体力学学科的发展历程，总结了学科发展规律和内在逻辑，前瞻了学科中长期发展趋势，同时面向我国现代化建设的长远战略需求，提炼出学科前沿的重大科学问题和符合中国发展需求的新问题和重大战略方向。

目录

绪论流体动力学的发展一一需求和前沿一、流体动力学的早期发展和黄金时期二、流体动力学的机遇和需求三、流体动力学的前沿研究和交叉学科四、流体动力学的新方法五、结语第一部分 流体动力学的基础研究第一章 非牛顿和黏弹性流体第一节 引言第二节 非牛顿流体的本构方程第三节 非牛顿流体的流动稳定性第四节 弹性湍流第五节 聚合物湍流减阻第六节 触变性流体的雪崩现象第七节 非牛顿流体的浸润第八节 智能流体第九节 结语参考文献第二章 多相流的理论、模拟与实验第一节 引言第二节 多相流研究的数值计算方法一、欧拉-欧拉方法二、欧拉-拉格朗日方法三、直接数值模拟方法四、有待研究的部分重点问题第三节 多相流研究的实验方法一、早期的测量方法二、激光多普勒测速仪技术三、粒子图像测速仪四、有待研究的部分重点问题第四节 多相湍流相间耦合的研究一、湍流对相间动量耦合的影响二、湍流对颗粒的影响三、颗粒对湍流的影响四、颗粒对湍流影响的机制五、有待研究的部分重点问题第五节 几种超常情况下的多相流一、微重力多相热流体动力学二、纳米颗粒两相流三、沙粒起动跃移运动四、雾化射流五、有待研究的部分重点问题参考文献第三章 自然界和工程中的颗粒物质与颗粒流第一节 引言第二节 颗粒接触力……第四章 可压缩剪切层的转捩及其预测第五章 可压缩湍流及其模拟第六章 湍流的大涡模拟第二部分 可压缩流体动力学第七章 高温气体动力学第八章 稀薄气体动力学第九章 旋涡主控的流动与控制第十章 航空涡轮发动机气体动力学第十一章 超声速燃烧与高超声速推进第十二章 气动声学和航空噪声控制第三部分 不可压缩流体动力学第十三章 高速水动力学第十四章 海岸工程水动力学第十五章 海洋工程流体力学第十六章 水环境治理中的物理、化学、生物流体力学第十七章 自然界的水沙流动第十八章 风沙环境力学第四部分 流体动力学的交叉学科第十九章 低温等离子体流动第二十章 核能相关的多场耦合传热和传质第二十一章 燃烧和反应流第二十二章 生物医学工程中的流体力学第二十三章 动物飞行与游动的流体力学第二十四章 微纳米流体力学第五部分 流体动力学的计算方法和实验技术第二十五章 计算流体力学高精度、高分辨率、高保真数值方法第二十六章 三维速度场的体测量技术第二十七章 高焓流动试验装置和测试技术关键词索引彩图

精彩书摘

　　非牛顿流体的流动问题普遍存在于石油工业、化学工业、食品工业、纺织工业和生物医学工程等与国民经济发展和日常生活密切相关的领域。本章从非牛顿流本构方程、流动稳定性、弹性湍流、触变性流体流动、聚合物湍流减阻、非牛顿流体的浸润和智能流体材料研究等七个方面，对非牛顿流体力学未来研究与发展的主要方向和重点进行了详细阐述，指出在2l世纪，随着科学技术的不断发展，面对工业生产中出现的各种复杂流体，非牛顿流体力学无论在基础理论还是工程应用方面都存在许多亟待深入研究和解决的问题。相关研究在完善流体力学学科基础理论的同时，也能够有效促进社会生产力的发展。　　第一节引言　　随着科学的发展，人们已不满足于将研究的对象限制在牛顿流的范畴。从火山爆发产生的熔岩到洪水带来的泥石流，从管道中的煤水浆到大漠中的流沙，我们需要面对形形色色的非牛顿流体和它们奇特的流动现象。成功地将研究对象从牛顿流体开拓到非牛顿流体，是流体力学的发展从经典流体力学过渡到近代流体力学的重要标志之一。自20世纪四五十年代开始，从牛顿流到非牛顿流，一系列新的问题进入我们的视野，给人以登高远望的感觉，产生一种“欲穷千里目，更上一层楼”的意境。　　牛顿流体是指应力与应变率成正比的流体，空气和水被认为是牛顿流体的典型例子。在流体力学的发展史上，很长一个阶段的研究主要局限于牛顿流体的范畴，并形成了比较完整的理论体系。　　在自然界和工程技术界，存在着许多非牛顿流体，它们种类繁多、形态各异，故也常被称为复杂流体，如油漆、蜂蜜、牙膏、泥浆、煤水浆、沥青和火山熔岩等，它们的应力与应变率之间的关系通常是非线性的，这些流体往往具有与牛顿流体不同的流动特性，属于非牛顿流体力学的研究范畴。　　先进材料的生产、加工和利用通常涉及非牛顿流体，比如高性能聚合物和复合材料的挤出和制模。熔化的聚合物由缠在一起的大分子组成，流动时的应力状态取决于当地聚合物链的平均指向，而平均指向又取决于材料元的变形历史。由于结构必须变形以便流动，对施加应力的响应将同时存在黏性和弹性的特点，所以被称为黏弹性流体。鉴于聚合物链的移动在链轴方向较横向更为容易，有效利用液态聚合物的这一特性，可有效降低管道内湍流流动的阻力，对提高原油管道的输送效率具有重要意义。在相同的外部条件下，非牛顿流体的流动和应力场本质上不同于牛顿流体。相对于牛顿流体是稳定的流动，非牛顿流体的流动不稳定性会影响生产过程及产品的质量。鉴于这些问题的复杂性和重要应用背景，非牛顿流体力学已成为近代流体力学最具挑战性的研究领域之一。　　除了上述提到的各种复杂流体，随着科学技术的发展，如今某些原本被认为是牛顿流体的介质在精细观测或特殊情况下也被发现存在非牛顿流体的特性。以血液在毛细管中的流动为例，19世纪初，P0iseuille的研究结果认为它具有牛顿流体的流动特征；1942年，Copley的精细测量却表明它存在剪切稀化的非牛顿流体特性；1972年Huang等进一步通过实验测定了血液的迟滞环和应力衰减特性，定量给出了描述血液触变性的曲线（Cheremisinoff，1988）。再比如，在水锤这一类瞬变运动中，由于特征时间非常短，水也会在瞬间呈现出弹性等非牛顿流体才可能存在的特征。在微流动中，当特征尺度非常小时，水分子旋转效应对流动的影响也会使水呈现出微极性流体所具有的非牛顿流体特征。　　……

前言/序言

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