流体力学基础-(双语版)-十三五江苏省高等学校重 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周剑锋 著

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店铺： 北京图书大厦旗舰店

出版社： 化学工业

ISBN：9787122310674

商品编码：29371992434

丛书名： 十三五江苏省高等学校重点教材

出版时间：2018-06-01

基本信息

商品名称： 流体力学基础-(双语版)	出版社： 化学工业出版社	出版时间：2018-06-01
作者：周剑锋	译者：	开本： 16开
定价： 59.00	页数：	印次： 1
ISBN号：9787122310675	商品类型：图书	版次： 1

内容提要

本书系“十三五”江苏省高等学校重点教材，本书内容涉及流体力学基本概念、基本理论和研究方法等几个方面，全书共9章，包括流体力学简介、流体静力学、流体运动学、流体流动的有限控制体分析、流体流动的微分分析、相似理论和量纲分析、管内流动、平面势流和绕物流动。与其他流体力学教材不同，本书是以介绍流体力学基础知识为主，内容简单。采用双栏格式，中英文对照，可提高学生英文阅读能力。为了加强学生对内容的理解，每章均配有习题。 本书可作为高等院校非力学专业本科生流体力学课程教材，也可供相关人员参考使用。

作者简介

周剑锋，南京工业大学 机械与动力工程学院，江苏省力学学会青年工作委员会秘书长，院长助理，系主任，副教授，编者2006年从南京工业大学毕业，获工学博士学位。后留校任教，承担“工程流体力学”、“专业外语”、“弹性力学基础”等课程的教学任务，同时任外教课程“流体力学”的助教，有一线的教学工作经验。主持国家自然科学基金“非接触式机械密封中的磁流体热动力效应研究”、教育部博士点青年基金项目“微通道中液体流动的流固耦合效应研究”、江苏省自然科学基金项目“微管道阵列的强化传热机理研究”、江苏省高校自然科学基金项目“微管道阵列与其内外流场的强化传热机理研究”和江苏省六大人才高峰项目“磁流体动压润滑机械密封的自适应特性研究”。 2010年被遴选为江苏省高校“青蓝工程”青年骨干教师培养对象。获国家发明专利4项，发表科研论文50余篇，SCI检索20余篇。任江苏省力学学会青年工作委员会秘书长，组织了多次省级的力学会议。2013年在爱尔兰塔拉理工学院进修3个月，2014年在香港科技大学访问一年，有一定的英文基础。

目录

Chapter 1 Introduction of Fluid Mechanics/1 1.1Brief History of Fluid Mechanics/1 1.2Dimensions and Units/4 1.2.1Dimensions/4 1.2.2Units/8 1.3Definition of a Fluid/10 1.3.1Continuity Hypothesis/10 1.3.2Density/12 1.3.3Specific Weight/13 1.3.4Specific Gravity/14 1.4Fluid Properties/14 1.4.1Compressibility/14 1.4.2Surface Tension/17 1.4.3Viscosity/20 第1章 流体力学简介/1 1.1流体力学简史/1 1.2量纲和单位/4 1.2.1量纲/4 1.2.2单位/8 1.3流体的定义/10 1.3.1连续性假设/10 1.3.2密度/12 1.3.3重度/13 1.3.4比重/14 1.4流体性质/14 1.4.1可压缩性/14 1.4.2表面张力/17 1.4.3黏度/20 Chapter 2 Fluid Statics/27 2.1Pressure at a Point/27 2.2Basic Equation for Pressure Field/28 2.3Pressure Variation in a Fluid at Rest/31 2.3.1Incompressible Fluid/31 2.3.2Compressible Fluid/34 2.4Standard Atmosphere/35 2.5Buoyancy and Stability/37 2.5.1Archimedes‘ Principle/37 2.5.2Stability/40 2.6Measurement of Pressure/42 2.7Manometry/44 2.7.1Piezometer Tube/45 2.7.2U-Tube Manometer/46 2.7.3Inclined�睺ube Manometer/50 第2章 流体静力学/27 2.1某一点的压力/27 2.2压力场基本方程/28 2.3静止流体中的压力变化/31 2.3.1不可压缩流体/31 2.3.2可压缩流体/34 2.4标准大气/35 2.5浮力和稳定性/37 2.5.1阿基米德原理/37 2.5.2稳定性/40 2.6压力的测量/42 2.7压力测量法/44 2.7.1测压管/45 2.7.2U形管压力计/46 2.7.3倾斜管压力计/50 Chapter 3 Fluid Kinematics/54 3.1The Velocity Field/54 3.1.1Eulerian method and Lagrangian method/55 3.1.2One-,Two- and Three-Dimensional Flows/56 3.1.3Steady and Unsteady Flows/57 3.1.4Streamlines,Streaklines and Pathlines/58 3.2The Acceleration Field/60 3.2.1The Material Derivative/60 3.2.2Unsteady Effects/62 3.2.3Convective Effects/63 3.3Fluid Element Kinematics/65 3.3.1Linear Motion and Deformation/66 3.3.2Angular Motion and Deformation/67 3.4System and Control Volume/69 3.5Reynolds Transport Theorem/71 3.5.1Derivation of the Reynolds Transport Theorem/73 3.5.2Relationship Between Reynolds transport theorem and Material Derivative/78 第3章 流体运动学/54 3.1速度场/54 3.1.1欧拉法和拉格朗日法/55 3.1.2一维、二维和三维流动/56 3.1.3定常和非定常流动/57 3.1.4流线、纹线和迹线/58 3.2加速度场/60 3.2.1物质导数/60 3.2.2非定常作用/62 3.2.3对流作用/63 3.3流体微团运动/65 3.3.1线运动和变形/66 3.3.2角运动和变形/67 3.4系统和控制体/69 3.5雷诺输运定理/71 3.5.1雷诺输运定理的推导/73 3.5.2雷诺输运定理与物质导数的关系/78 Chapter 4 Finite Control Volume Analysis of Fluid Flow/82 4.1The Continuity Equation/82 4.1.1Derivation of the Continuity Equation/82 4.1.2Application of the Continuity Equation/85 4.2The Momentum Equation/88 4.2.1Derivation of the Momentum Equation/88 4.2.2Application of the Momentum Equation/89 4.3Moment-of-Momentum Equation/91 4.3.1Derivation of the Moment-of-Momentum Equation/91 4.3.2Application of the Moment-of-Momentum Equation/93 4.4The Energy Equation/96 4.4.1Derivation of the Energy Equation/96 4.4.2Application of the Energy Equation/98 4.4.3The Bernoulli Equation/100 第4章 流体流动的有限控制体分析/82 4.1连续性方程/82 4.1.1连续性方程的推导/82 4.1.2连续性方程的应用/85 4.2动量方程/88 4.2.1动量方程的推导/88 4.2.2动量方程的应用/89 4.3动量矩方程/91 4.3.1动量矩方程的推导/91 4.3.2动量矩方程的应用/93 4.4能量方程/96 4.4.1能量方程的推导/96 4.4.2能量方程的应用/98 4.4.3伯努利方程/100 Chapter 5 Differential Analysis of Fluid Flow/108 5.1Conservation of Mass/108 5.1.1Continuity Equation in Differential Form/109 5.1.2Continuity Equation in Cylindrical Coordinates/112 5.2Conservation of Momentum/112 5.2.1Forces Acting on the Differential Element/113 5.2.2Equations of Motion/116 5.3Viscous Flow/118 5.3.1Stress-Deformation Relationships/118 5.3.2The Naiver�睸tokes Equations/119 5.4Solutions for Viscous Incompressible Flow/120 5.4.1Steady,Laminar Flow Between Fixed Parallel Plates/120 5.4.2Steady,Laminar Flow in Circular Tubes/123 第5章流体流动的微分分析/108 5.1质量守恒/108 5.1.1微分形式的连续性方程/109 5.1.2柱坐标系中的连续性方程/112 5.2动量守恒/112 5.2.1作用在微元上的力/113 5.2.2运动方程/116 5.3黏性流动/118 5.3.1应力-变形关系/118 5.3.2纳维-斯托克斯方程/119 5.4黏性不可压缩流动的求解/120 5.4.1固定平板间的定常层流流动/120 5.4.2圆管内的定常层流流动/123 Chapter 6 Similitude and Dimensional Analysis/129 6.1Similitude/129 6.2Similarity Laws/131 6.3Dimensional Analysis/134 6.3.1Dimensional homogeneity principle/134 6.3.2The Rayleigh Method/135 6.3.3The Buckingham‘s Π Theorems/137 6.3.4Application of the Buckingham‘s Π Theorems/139 6.4Similitude and Modeling/143 6.4.1Approximate Model of Fluid Mechanics Problem/143 6.4.2Modeling Example/148 第6章 相似理论和量纲分析/129 6.1相似理论/129 6.2相似准则/131 6.3量纲分析/134 6.3.1量纲和谐原理/134 6.3.2瑞利法/135 6.3.3白金汉姆Π定理/137 6.3.4Π定理的应用/139 6.4相似与模化/143 6.4.1流体力学问题的近似模型/143 6.4.2模化实例/148 Chapter 7 Pipe Flow/154 7.1General Characteristics of Pipe Flow/155 7.2Laminar Flow in Circular Pipe/158 7.3Turbulent Flow in Circular Pipe/162 7.4Pressure Head Losses in Cir

现代工程与科学的基石：流体力学原理与应用 流体力学，作为一门研究流体（包括液体和气体）运动规律及其与周围环境相互作用的学科，是现代工程和科学领域中不可或缺的核心组成部分。它不仅揭示了自然界中许多宏观现象的本质，更是航空航天、能源开发、环境治理、生物医学等诸多前沿技术得以突破的关键。本书旨在为读者构建一个扎实的流体力学理论框架，并着重强调其在实际工程问题中的广泛应用，帮助读者深入理解流体行为的深层机制，并具备运用所学知识解决复杂工程挑战的能力。 第一章：流体基本概念与性质 本章将从最基础的层面出发，为读者铺设认识流体世界的基石。我们将详细介绍流体的定义，区分固态、液态和气态之间的关键差异，以及流体独有的力学特性。粘性，作为流体内部抵抗变形的内在属性，将得到深入的探讨，包括牛顿流体和非牛顿流体的概念，以及粘度系数在描述流体流动阻力方面的作用。密度和比重则帮助我们理解流体的质量分布和相对轻重，这对于计算流体静力学和动力学中的力平衡至关重要。表面张力和毛细现象，虽然在宏观流动中可能不占主导地位，但在微小尺度下的流体行为，如液体在细管中的上升或下降，以及液滴的形成，都扮演着关键角色，它们将在本章中得到清晰的阐述。此外，我们将引入压力的概念，阐述静止流体中压力的分布规律，为后续静力学章节奠定基础。 第二章：流体静力学 流体静力学研究的是静止流体所受的力及其平衡状态。本章将深入讲解帕斯卡定律，即施加于密闭流体上的压力会均匀地传递到流体中的每一个点，这是液压系统等工程应用的核心原理。我们将详细推导流体静压的计算公式，分析静止流体在重力作用下产生的压力梯度，并以此为基础，探讨不同深度下流体压力的变化规律。浮力，作为流体静力学中最直观的现象之一，也将被系统地介绍，包括阿基米德原理及其在物体沉浮判断、船舶设计等领域的应用。同时，本章还将涵盖浮体和沉体的判别条件，以及稳定性和非稳定性平衡的概念，理解物体在流体中漂浮时的受力分析。此外，我们将研究封闭容器中流体静力学的复杂问题，如底部受力分析，以及在非均匀重力场或旋转状态下的流体静压分布。 第三章：流体动力学基础——连续性方程 进入流体动力学领域，我们将研究运动中的流体。本章将首先引入流体流动的基本概念，包括流线、迹线和涡线，它们是描述流体运动路径和速度分布的重要工具。我们将详细推导并阐述连续性方程，这是流体动力学的基本守恒定律之一，它表明在稳态流动下，流过任意截面的流体质量流量保持不变。通过分析连续性方程，我们可以理解不同截面积下流体速度的变化关系，例如在喉管效应中的应用。本章还将探讨流量和流速的概念及其相互关系，并分析一些简单的流量计算实例。对于不可压缩流体和可压缩流体，连续性方程的应用形式会有所不同，这些差异也将得到说明。 第四章：能量方程——伯努利方程 能量的守恒是自然界的基本规律，在流体力学中，我们通过能量方程来描述流体在流动过程中的能量转换。本章的核心内容将是伯努利方程，它是基于能量守恒原理推导出的一个重要方程，描述了理想、不可压缩、稳态流动中，流体质点在流动路径上压力能、动能和势能之间的关系。我们将详细解析伯努利方程的各项含义，并探讨其适用条件。通过伯努利方程，我们可以解释许多日常现象，如狭窄管道中水流速度加快，以及飞机机翼产生升力的基本原理。本章还将介绍不同形式的伯努利方程，例如考虑了摩擦损失的实际伯努利方程，以及如何应用伯努利方程解决实际工程问题，如水泵设计、管道流量测量等。 第五章：动量方程与流动阻力 在理解了流体动量守恒的重要性后，本章将深入探讨动量方程。动量方程是描述流体在流动过程中动量变化规律的方程，它允许我们计算作用在物体表面的流体力和力矩。我们将通过动量方程来分析流体对运动物体的作用力，例如喷嘴喷射产生的反作用力，以及火箭发动机的工作原理。流体流动过程中不可避免地会产生阻力，本章将重点关注流动阻力的来源和计算方法。我们将区分形状阻力（由流体绕过物体产生的压力差引起）和摩擦阻力（由流体粘性引起）的概念。雷诺数，作为描述流体流动状态（层流或湍流）的关键无量纲参数，将在本章中被引入，并详细阐述其对流动阻力的影响。阻力系数、升力系数等工程常用参数的计算和应用也将得到详细讲解，为理解和减小空气动力学和水动力学中的阻力提供理论基础。 第六章：相似性原理与量纲分析 在许多复杂的流体力学问题中，直接进行实验或数值模拟可能成本高昂且耗时。相似性原理与量纲分析提供了一种有效的解决途径。本章将介绍相似性原理，它允许我们在较小的模型上进行实验，然后将实验结果通过适当的比例放大到实际尺寸上，从而节省时间和资源。我们将详细阐述几何相似、运动相似和物理相似的概念。量纲分析，特别是π定理，将作为实现相似性的关键数学工具进行讲解。通过量纲分析，我们可以将复杂的物理问题简化为仅包含少数几个关键无量纲参数的方程，从而更容易地进行实验设计和结果推广。本章将通过实例演示如何利用量纲分析推导出重要的工程关系式，例如阻力系数与雷诺数、马赫数等无量纲参数之间的关系。 第七章：粘性流动的流动阻力与能量损失 本章将是对第五章“动量方程与流动阻力”的进一步深化和扩展，将更专注于粘性流动的具体表现以及由此带来的能量损失。我们将详细分析不同几何形状（如平板、圆柱体、球体）在不同流速下的流动特性，并深入研究湍流的本质。湍流的随机性、涡旋结构以及其对混合和能量耗散的影响将得到充分阐述。我们将探讨湍流边界层的发展过程，以及如何计算湍流边界层对物体表面的摩擦阻力。对于管道内的流动，我们将重点分析沿程阻力系数和局部阻力系数的概念，并介绍如何根据雷诺数和管道的粗糙度来确定阻力系数。水力学中常用的达西-魏斯巴赫公式以及摩尔图等工具的应用也将贯穿其中。此外，本章还将深入探讨流体在通过各种工程构件（如阀门、弯头、缩放管）时产生的局部能量损失，并介绍如何进行能量损失的估算和补偿。 第八章：不可压缩流动与可压缩流动 本章将对流体流动按其压缩性进行分类，并分别讨论不可压缩流动和可压缩流动的主要特征。对于不可压缩流动，我们将回顾并进一步巩固伯努利方程、连续性方程等在理想流体和粘性流体中的应用，并引入一些更复杂的不可压缩流动现象，如旋涡、射流等。重点将放在可压缩流动，其显著特点是流体密度随压力和温度发生显著变化。我们将介绍马赫数，作为衡量流体速度与声速之比的关键参数，并区分亚音速、跨音速、超音速和高超音速流动的不同流动形态。激波和膨胀波作为可超音速流动的典型现象，将得到详细的讲解，包括其形成机理、传播特性以及对流场的影响。气体动力学中的一些基本方程，如克拉佩龙方程、等熵流动方程等也将得到介绍。 第九章：流体机械基础 流体机械是将流体能转换为机械能或将机械能转换为流体能的设备，在现代工业中扮演着至关重要的角色。本章将介绍各类流体机械的基本原理、结构和应用。我们将详细介绍离心泵和轴流泵的工作原理，分析叶轮、导叶等关键部件的作用，并探讨泵的特性曲线，如扬程-流量特性、效率特性等。同时，我们将介绍水轮机，如混流式、贯流式、冲击式水轮机的工作原理，以及其在水力发电中的应用。风力发电机和蒸汽轮机等也将作为能量转换的代表性机械进行介绍。此外，压缩机、风扇、鼓风机等增压设备的工作原理和特性也将得到阐述。本章将注重理论与实践的结合，通过实例展示流体机械在能源、化工、交通等领域的广泛应用。 第十章：边界层理论与流动分离 边界层理论是研究粘性流体在固体壁面附近流动的重要理论。本章将深入探讨边界层的形成、发展以及其对流体行为的影响。我们将区分层流边界层和湍流边界层，并介绍如何计算边界层的厚度、速度亏损等参数。流动分离，是边界层理论中一个至关重要的概念，它发生在边界层在不利压力梯度下脱离壁面，导致流体流动发生急剧变化，并产生更大的阻力。我们将详细分析流动分离的成因、预测方法以及减小流动分离的策略，如翼型设计、钝体外形优化等。这对于航空器的升力维持、汽车的空气动力学性能提升等都具有极其重要的意义。 第十一章：多相流与非牛顿流体 现实世界中的流体流动远非单一相或理想流体。本章将拓展流体力学的研究范畴，引入多相流和非牛顿流体的概念。多相流是指由两种或两种以上不同相（如气-液、液-固、气-固）组成的流体系统，例如气泡流、液滴流、悬浮液等。我们将探讨多相流动的复杂性，以及如何利用流体力学原理分析和控制多相流动过程。非牛顿流体则指的是其剪切应力与剪切速率之间不呈线性关系的流体，例如血液、聚合物溶液、泥浆等。我们将介绍剪切变稀流体、剪切增稠流体、塑性流体等不同类型的非牛顿流体，并探讨其独特的流变学行为及其在化工、食品、生物等领域的应用。 第十二章：计算流体力学（CFD）入门 随着计算机技术的飞速发展，计算流体力学（CFD）已成为解决复杂流体力学问题的重要工具。本章将为读者提供CFD的基本入门知识。我们将介绍CFD的基本原理，包括离散化方法（如有限差分法、有限体积法、有限元法）将连续的流体方程转化为代数方程组。我们将简要介绍求解器的工作流程，以及网格生成在CFD分析中的重要性。通过CFD，我们可以对流体的速度、压力、温度等场进行数值模拟，并可视化流体流动过程，从而预测和优化工程设计。本章将通过一些简单的CFD算例，展示CFD在解决实际工程问题中的应用，如飞机翼型设计、发动机燃烧模拟、河流模型模拟等，为读者进一步深入学习CFD打下基础。 第十三章：流体力学在工程中的应用实例 本书的最后一章将聚焦于流体力学在各工程领域的广泛而深刻的应用。我们将通过精选的案例，展示流体力学原理如何在实际工程问题中得到应用并解决。在航空航天领域，我们将探讨飞机机翼设计中的升力产生机理、尾翼的稳定性作用，以及火箭发动机的推力产生原理。在能源领域，我们将分析水力发电站、风力发电机组的设计原理，以及石油天然气管道中的流动计算。在环境工程领域，我们将研究河流、湖泊和海洋中的污染物扩散模型，以及大气污染物的传播模拟。在生物医学领域，我们将探讨血液在血管中的流动特性，以及药物输送系统的设计。此外，在建筑工程、交通工程、机械工程等领域，流体力学同样发挥着不可替代的作用。通过这些鲜活的实例，读者将能够深刻体会到流体力学理论的价值和力量。 本书力求理论体系严谨，内容由浅入深，并通过大量的实例和图示，帮助读者建立直观的理解。我们相信，通过对本书内容的深入学习，读者将能够掌握流体力学的基本原理，并能将其灵活应用于解决各类工程技术问题，为未来的学术研究和工程实践奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我尤其欣赏这本书在处理一些经典流体力学问题时的细致入微。例如，在讲解伯努利方程的推导过程中，作者不仅给出了严谨的数学推导，还穿插了大量贴近实际生活的例子，比如飞机的升力是如何产生的，水管中的水流速度与压强之间的关系等等。这些生动的例子，让原本抽象的理论变得触手可及，极大地激发了我的学习兴趣。我感觉作者在编写这本书时，非常注重理论与实践的结合，力求让读者在掌握核心理论的同时，也能深刻理解其在工程应用中的重要性。

评分☆☆☆☆☆

这本书封面设计得很大气，封面上“流体力学基础”几个字遒劲有力，加上“双语版”的点缀，让人一眼就能看出其专业性和国际视野。我是在图书馆随意翻阅时注意到它的，厚实的书脊和略带磨损的封面，似乎都在诉说着它在学术界被广泛使用的历史。拿到手里，分量感十足，这通常意味着内容扎实，绝非泛泛而谈。虽然我还没来得及深入阅读，但仅凭第一印象，我就被它传递出的严谨、系统和权威感所吸引。

评分☆☆☆☆☆

翻开内页，纸张的质感非常棒，不是那种廉价的白纸，而是略带米黄色的印刷纸，触感温润，长时间阅读眼睛也不易疲劳。排版清晰，字体大小适中，段落之间的留白也恰到好处，阅读起来非常舒适。更值得一提的是，我看到其中夹杂着不少图表和公式，线条清晰，标注明确，即使是初学者也能大致领会其逻辑。虽然我个人对其中的某些概念还不太熟悉，但这种直观的视觉呈现方式，无疑大大降低了理解门槛，让人对接下来的学习充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对物理学领域一直保持着好奇心的学生，我一直对那些看似神秘的自然现象背后的规律充满探究欲。流体力学，在我看来，就是其中一个极具魅力的分支，它解释了风的呼啸，水的奔涌，甚至是我们呼吸的空气如何流动。这本书的出现，恰好满足了我对这一领域深入了解的渴望。我希望通过这本书，能够构建起我对流体力学概念的清晰认知，理解其中的基本原理，并为将来可能遇到的相关课题打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编辑风格也十分值得称道。每章节的开头都有一段引言，简明扼要地概括了本章的学习目标和核心内容，让读者在阅读前就能对内容有一个大致的框架。章节末尾则设有思考题和习题，这些题目难度梯度明显，既有巩固基础的简单题，也有挑战思维的综合题，非常适合用于检验学习效果和加深对知识的理解。双语对照的编写方式，更是为有志于进一步深造或与国际同行交流的读者提供了极大的便利，这一点我非常赞赏。