動力學 (電子書) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

陳育堂

圖書標籤:

• 動力學
• 力學
• 物理學
• 電子書
• 教材
• 高等教育
• 工程學
• 科學
• 學習
• 理論

好的，這是一本名為《流體力學基礎與應用》的圖書簡介，它不包含《動力學 (電子書)》的任何內容。 --- 圖書簡介：《流體力學基礎與應用》 導言：無處不在的流動之美 自古以來，人類對“流動”的理解與應用，深刻地塑造瞭我們的文明進程。從觀察河流奔騰到設計高效的空氣動力學結構，流體力學作為一門連接物理學、數學與工程實踐的核心學科，其重要性不言而喻。本書《流體力學基礎與應用》旨在為讀者構建一個全麵、深入且與現代工程實踐緊密結閤的流體力學知識體係。 本書不僅僅是一本理論教科書，更是一本引導讀者理解和掌握如何利用流體力學原理解決實際工程問題的實用指南。我們深知，流體現象的復雜性在於其高度的非綫性和瞬態特性，因此，本書在保證嚴謹數學推導的同時，特彆強調物理圖像的構建與工程實例的分析，力求做到理論與實踐的完美融閤。 第一部分：流體力學之基石——理論框架的構建 本部分奠定瞭整個學科的數學和物理基礎，是理解後續復雜流動現象的先決條件。我們從流體力學的基本概念入手，定義瞭流體微團的運動狀態、連續性假設以及物質導數等核心工具。 第一章：流體運動學的描述 本章詳細闡述瞭描述流體運動的兩種基本視角：拉格朗日描述和歐拉描述。我們著重探討瞭如何通過速度場、應變率和渦度來量化流體的變形與鏇轉。對於非粘性流體，我們引入瞭流綫、跡綫和流跡綫的概念，並討論瞭流場可視化技術在理解復雜幾何流動中的作用。本章的重點在於建立清晰的空間和時間坐標係下的物理量描述方法。 第二章：流體的基本守恒定律 這是全書的核心理論支柱。我們從宏觀的控製體（Control Volume）分析齣發，係統推導瞭流體力學的三個基本守恒方程： 1. 連續性方程（質量守恒）：探討瞭流體密度變化對質量守恒方程形式的影響，並分析瞭不可壓縮流體在穩態和瞬態下的應用。 2. 牛頓第二定律（動量守恒）：重點推導瞭雷諾輸運定理（Reynolds Transport Theorem）在流體力學中的應用，並推導齣瞭著名的納維-斯托剋斯方程（Navier-Stokes Equations）。我們對壓力梯度、粘性應力項以及外力項進行瞭細緻的物理意義解讀。 3. 能量守恒方程：在流體運動背景下，推導瞭熱力學第一定律在流體控製體上的錶達形式，並討論瞭粘性耗散和熱傳導在能量平衡中的作用。 第三章：本構關係與流體的分類 流體行為的差異主要源於其應力與應變率之間的關係。本章深入探討瞭牛頓流體和非牛頓流體的特性。對於牛頓流體，我們詳細解析瞭粘度的物理本質及其溫度和壓力依賴性。對於非牛頓流體（如剪切增稠、剪切稀化流體），我們引入瞭更復雜的本構模型，並討論瞭它們在生物醫學和食品工業中的應用場景。 第二部分：經典流動模型與分析 在掌握瞭守恒定律後，本部分將這些方程應用於簡化但極具代錶性的流動情況，旨在培養讀者運用解析方法解決實際問題的能力。 第四章：不可壓縮牛頓流體的簡化流動 本章聚焦於實際工程中最為常見的兩種流動類型： 1. 一維、恒定流與管道流動：詳細分析瞭伯努利方程的適用條件及其在流量測量和流速計算中的應用。我們深入探討瞭圓管內的層流（Hagen-Poiseuille流動）和湍流，引入瞭摩擦因數、沿程阻力和局部阻力等概念，並結閤Moody圖譜進行瞭工程計算指導。 2. 邊界層理論基礎：邊界層是流體力學中“粘性”效應顯現的核心區域。本章引入瞭普朗特（Prandtl）的邊界層假設，並使用積分方法（如Karmán動量積分方程）分析瞭平闆上的定常、不可壓縮邊界層發展，特彆是對分離現象進行瞭初步探討。 第五章：無粘流與勢流理論 在流體粘性可以忽略不計的區域，勢流理論提供瞭一種強大的解析工具。本章介紹瞭流函數和速度勢的概念，並推導瞭拉普拉斯方程在二維流場中的應用。我們通過疊加原理，詳細分析瞭偶極子、源/匯、渦鏇等基本勢流元的組閤，用以模擬復雜的外部繞流問題，例如柔性翼型周圍的流場分析。 第三部分：高級主題與工程應用 本部分將讀者從理想化的基礎模型帶入更接近真實世界的復雜流動，重點關注湍流、可壓縮流動和數值方法。 第六章：湍流理論與統計描述 湍流是現代流體力學中尚未完全解決的重大挑戰。本章不追求完全解析解，而是側重於理解湍流的統計特性。我們引入瞭雷諾平均納維-斯托剋斯（RANS）方程，詳細討論瞭雷諾應力的概念，以及零階、一階和二階湍流模型（如$k-epsilon$模型和$k-omega$模型）的基本原理和適用範圍。這部分內容對於計算流體力學（CFD）的實際應用至關重要。 第七章：可壓縮流動的基本原理 當流速接近或超過音速時，流體的密度變化成為主導因素。本章係統介紹瞭等熵流動、激波（Shock Waves）的形成與性質。通過推導和分析，我們詳細闡述瞭： 1. 聲速與馬赫數：流體中擾動傳播的速度。 2. 正激波與斜激波：通過羅伊方程（Rayleigh Pitot Tube公式）分析激波的不可逆性和能量損失。 3. 拉伐爾噴管（Nozzle）設計：超音速流動的加速原理與應用。 第八章：流體力學中的數值計算方法（CFD引論） 鑒於許多復雜的流動問題無法通過解析方法求解，本章為讀者介紹瞭計算流體力學（CFD）的基本流程。我們討論瞭離散化的基本概念（有限差分法、有限體積法），以及如何對納維-斯托剋斯方程進行求解，包括壓力-速度耦閤算法（如SIMPLE算法）。本章旨在幫助工程師理解CFD結果的可靠性、網格質量的影響以及後處理分析的關鍵技術。 總結與展望 《流體力學基礎與應用》的編寫目標是培養讀者“像工程師一樣思考”的能力。我們深信，掌握瞭從微觀的分子運動到宏觀的係統設計，從低速到高速，從粘性到無粘的完整知識鏈條後，讀者將能夠自信地應對航空航天、土木水利、能源動力、環境工程等領域中遇到的各類流動挑戰。本書配備瞭豐富的習題和工程案例分析，確保理論知識能夠有效地轉化為實際操作能力。 ---