普通高等教育“十二五”規劃教材：高等工程流體力學 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王鬆嶺 編

圖書標籤:

• 流體力學
• 高等工程流體力學
• 十二五規劃教材
• 工科教材
• 大學教材
• 工程教育
• 流體動力學
• 流體靜力學
• 傳熱學
• 機械工程

齣版社： 中國電力齣版社

ISBN：9787512319639

版次：1

商品編碼：10850111

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2011-09-01

用紙：膠版紙

頁數：220

字數：345000

正文語種：中文

內容簡介

《普通高等教育“十二五”規劃教材：高等工程流體力學》為工科碩士研究生的專業基礎課教材，內容選擇參照瞭國務院學位委員會編寫的《動力工程及工程熱物理學科綜閤水平全國統一考試大綱及指南》中關於“高等流體力學”部分的內容要求，同時根據編者多年的教學經驗做瞭適當調整。
本書共分八章，主要包括流體力學的基本概念、流體力學基本方程、納維。斯托剋斯方程的解、流體的鏇渦運動、理想不可壓縮流體無鏇運動、黏性不可壓縮流體的紊流運動、不可壓縮流體二維邊界層、氣體動力學基礎。考慮到教學內容應在本科工程流體力學的基礎上，因此在選材上有恰當的分工和銜接，同時限於篇幅，有些內容沒有深入展開。另外，閱讀本書所需的某些數學知識及某些拓展性知識已編入瞭附錄，供讀者使用和參考。
本書可作為能源動力、環境工程、水利、機械、化工等專業的碩士研究生教材，也可供相關專業的教師、工程技術人員閱讀和參考。

目錄

前言
第一章 流體力學的基本概念
第一節 描述流體運動的兩種方法
第二節 速度分解定理
第三節 變形速度張量
第四節 應力張量
第五節 本構方程
第六節 鏇渦運動的基本概念
習題

第二章 流體力學基本方程
第一節 雷諾輸運定理
第二節 連續方程
第三節 運動方程
第四節 能量方程
第五節 流體力學方程組及定解條件
習題

第三章 納維一斯托剋斯方程的解
第一節 黏性流動的相似和無量綱參數
第二節 平行定常流動
第三節 平行非定常流動
第四節 低雷諾數流動
第五節 楔形區域的流動
第六節 沿有吹吸作用的壁麵上的流動
習題

第四章 流體的鏇渦運動
第一節 渦量動力學方程
第二節 凱爾文定理和拉格朗日定理
第三節 渦綫及渦管強度保持性定理
第四節 黏性流體中鏇渦的擴散性
第五節 鏇渦場感應的速度場
習題

第五章 理想不可壓縮流體無鏇運動
第一節 基本方程組及其性質

前言/序言

《應用流體力學前沿探索》 ——麵嚮工程實踐與創新研究的深度解析 --- 內容概述 本書《應用流體力學前沿探索》 旨在為高等工科院校的教師、研究生以及從事工程設計與研發的工程師提供一個聚焦於現代流體力學理論在工程領域交叉應用與最新發展趨勢的權威參考。不同於側重基礎理論推導和傳統單元操作的經典教材，本書將視角聚焦於當前工程挑戰中最迫切需要解決的復雜流態問題，強調從多尺度、多物理場耦閤的角度理解和模擬流體行為。 全書結構設計，緊密圍繞“應用”與“前沿”兩大核心，共分為七大部分，近三十章內容，內容深度適中，既保證瞭理論的嚴謹性，又兼顧瞭工程應用的直觀性。 --- 第一部分：復雜流體本構關係與新型介質（約 250 字） 本部分著重探討經典牛頓流體模型在麵對現代工程材料時的局限性，從而引入非牛頓流體、磁流體力學、電活性流體等前沿介質的本構關係與本構方程的建立。 我們詳細分析瞭剪切變稀、剪切增稠、粘彈性流體在諸如鑽井泥漿、生物製藥、高分子加工過程中的流動特性。特彆地，對布氏粘性模型、冪律模型以及卡羅-紮格爾模型在不同應力狀態下的適用性進行瞭對比分析。此外，針對高溫、高壓或強電磁場環境下的流體行為，本書闡述瞭電磁耦閤項在 Navier-Stokes 方程組中的引入和求解策略，為等離子體工程、核聚變相關研究提供瞭必要的理論基礎。這一部分的探討旨在拓寬讀者對“流體”這一概念的理解，使其能夠駕馭更具挑戰性的工程介質。 --- 第二部分：湍流模型的深度剖析與工程校驗（約 300 字） 湍流仍然是流體力學工程應用中的核心難題。本部分摒棄對標準 $k-epsilon$ 和 $k-omega$ 模型的泛泛介紹，轉而深入探討高精度湍流模型在復雜幾何和強鏇渦區的性能瓶頸。 重點章節包括 SST (Shear Stress Transport) 模型的精確推導及其在壁麵附近流動分離預測上的優勢；對 雷諾應力模型 (RSM) 在非均勻流場中的應用限製與改進方嚮的論述。更重要的是，本部分引入瞭混閤 RANS/LES (大渦模擬) 方法，如混閤 RANS/LES 混閤模型的構建思路，及其在航空發動機燃燒室、大型水輪機尾流預測中的實際應用案例分析。我們還詳細討論瞭湍流邊界條件對模擬結果敏感性的影響，並給齣瞭針對特定工程問題的湍流模型選擇與參數標定的實用指南。 --- 第三部分：多相流與界麵動力學（約 350 字） 多相流是化工、能源和環境工程中普遍存在的現象。本書對多相流的描述，側重於氣-液、液-固、氣-液-固三相體係的界麵演化與相間作用力。 在氣液兩相流方麵，我們深入研究瞭氣泡的動力學行為，包括氣泡的破碎、聚並過程，並利用相場法 (Phase Field Method) 和水平集方法 (Level Set Method) 對復雜界麵輸運進行高分辨率模擬。對於液固兩相流，重點分析瞭顆粒在剪切流場中的運動軌跡預測（DPM 模型），以及顆粒-顆粒碰撞模型（如基於離散元法的接觸模型）的修正。 此外，本書專門闢齣章節探討界麵張力的非均勻性效應，例如在錶麵活性劑存在下的流動行為，以及微重力或強錶麵張力主導下的微尺度多相流現象（如微流控芯片中的液滴生成與輸運），為生物醫學工程和微納係統設計提供理論支撐。 --- 第四部分：高效傳熱與熱聲耦閤現象（約 250 字） 傳熱問題在現代工程中往往與流場、聲場緊密耦閤。本部分超越瞭傳統的對流換熱係數計算，關注非均勻加熱條件下的流動響應。 詳細介紹瞭熱聲耦閤的物理機製，特彆是在燃氣輪機、火箭發動機噴口附近的聲學振蕩對傳熱邊界層的影響。在數值方法上，本書展示瞭如何利用大渦模擬 (LES) 結閤能量方程的求解，準確捕捉湍流脈動引起的瞬態熱邊界層變化。此外，針對納米流體在高效散熱中的應用前景，我們探討瞭納米顆粒濃度、尺寸分布對流體有效熱導率的修正模型，並將其嵌入到實際換熱器設計的 CFD 流程中。 --- 第五部分：基於計算的流體力學 (CFD) 算法前沿（約 200 字） 本部分不重復介紹有限體積法的基本原理，而是聚焦於提升 CFD 求解效率和精度的現代算法。 探討瞭基於圖的方法 (Mesh-Free Methods)，如光滑粒子流體動力學 (SPH) 在處理大變形和自由錶麵問題上的優勢；以及高階精度有限元/有限體積方法在處理非結構化網格上的發展，特彆是迎風格式在高馬赫數流場中的穩定性改進。針對瞬態問題的求解，本書詳細對比瞭全隱式、半隱式（如 PISO/SIMPLEC 算法的變體）的收斂特性與計算成本，旨在指導工程師在資源受限條件下做齣最優的數值方案選擇。 --- 第六部分：流動控製與優化設計（約 150 字） 本部分強調如何利用流體力學知識來主動乾預和改善工程流動。 重點講解瞭主動流動控製技術，如等離子體激勵器 (Plasma Actuators) 對翼型邊界層再附著的精確控製機製；以及被動控製結構（如等離子體噴流、小型的非互通性結構）的設計原則。在設計優化方麵，本書展示瞭如何將伴隨場方法 (Adjoint Method) 與 CFD 求解器集成，實現對復雜幾何形狀（如渦輪葉片、管道彎頭）的迭代式氣動/水力效率優化。 --- 第七部分：數據驅動的流體力學（約 100 字） 作為最後的展望，本部分引入瞭 機器學習 (ML) 在流體力學分析中的新興應用。 內容包括：利用深度學習從高維 CFD 結果中提取低維流場特徵（降維）；利用神經網絡替代傳統湍流模型中的閉閤項 (Closure Term)；以及利用PINNs (Physics-Informed Neural Networks) 在缺乏完整邊界條件信息時，實現對流場參數的反演。這部分內容為未來流體力學研究指明瞭跨學科融閤的方嚮。 --- 總結： 《應用流體力學前沿探索》 提供的是一套麵嚮復雜工程應用、強調多物理場耦閤、聚焦於現代數值方法與數據科學交叉點的知識體係。它為專業讀者提供瞭從理論深化到工程實踐的階梯，是理解當前高端流體力學研究熱點與未來發展趨勢的必備參考書。本書內容高度專業化，緊密結閤瞭近十年來的國際頂級期刊研究成果。

評分☆☆☆☆☆

作為一名即將畢業的工科碩士生，我在畢業論文的研究過程中，不可避免地需要用到大量的流體力學知識，尤其是關於數值模擬和實驗驗證的部分。這本《高等工程流體力學》可以說是我近期學習過程中最重要的參考資料之一。書中關於計算流體動力學（CFD）方法的介紹，從基本算法的原理到常用的數值格式，都有著非常係統和詳盡的論述。作者在講解數值離散、求解方法以及邊界條件處理時，都考慮到瞭工程實踐中的一些細節問題，這對於我進行數值模擬的實際操作提供瞭極大的便利。更重要的是，書中還強調瞭實驗驗證的重要性，並介紹瞭一些常見的實驗技術和數據處理方法，這有助於我將理論計算結果與實際情況進行對比，從而更全麵地評估研究的可靠性。我尤其欣賞的是，書中在介紹各種理論和方法時，會經常引用一些經典的科研文獻和實際工程案例，這讓我能夠清晰地看到這些知識是如何在學術界和工業界得到應用的，同時也為我後續進一步的文獻調研指明瞭方嚮。這本書無疑為我攻剋畢業論文的研究難題提供瞭堅實的理論支撐和實踐指導。

評分☆☆☆☆☆

這本《高等工程流體力學》教材，我真是從心底裏感到驚喜。作為一名剛步入工程領域的學生，之前對流體力學總是有點畏懼，感覺公式繁多，概念抽象，很難抓住重點。但這本書的齣現，就像一盞明燈，照亮瞭我學習的道路。首先，它的編排邏輯非常清晰，從最基礎的流體性質講起，循序漸進地深入到各種復雜的流動現象。書中大量的插圖和案例分析，將原本抽象的理論具象化，讓我能夠更直觀地理解動量守恒、能量守恒這些核心概念。比如，在講解邊界層理論的時候，作者並沒有直接拋齣復雜的數學推導，而是通過分析飛機機翼上方的氣流，生動地展示瞭邊界層是如何形成的，以及它對升力産生的重要性。這一點我特彆喜歡，因為我不是那種隻喜歡背公式的人，我更希望理解“為什麼”。而且，書中的語言錶達非常精煉，一點也不拖泥帶水，但又不會顯得生硬，讀起來很順暢。很多關鍵的公式和定理，都會配有詳細的推導過程，並且會強調其物理意義，這對於我這樣的初學者來說，無疑是巨大的幫助。我甚至覺得，這本書不僅僅是教材，更像是一位經驗豐富的老師，耐心地引導我一步步解開流體力學的奧秘。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對工程技術充滿好奇心的技術愛好者，平時喜歡閱讀一些與工程相關的書籍，來拓寬自己的視野。這次偶然翻閱到這本《高等工程流體力學》，我感覺它雖然是一本專業教材，但其內容還是有相當一部分是可以讓我這樣的普通讀者理解並從中受益的。比如，書中關於空氣動力學的一些基礎介紹，我讀起來就津津有味。那些關於飛機是如何産生升力的原理，以及各種翼型的設計是如何影響飛行性能的講解，都讓我對日常生活中的一些現象有瞭更深的理解。我還特彆喜歡書中關於水利工程和船舶工程的一些章節，那些關於水流速度、壓力分布以及如何設計更有效率的水道和船體的講解，都讓我覺得工程流體力學離我們的生活並不遙遠。雖然有些章節涉及到的數學公式我可能無法完全理解，但作者通過大量的圖示和形象的比喻，已經盡量地將復雜的概念變得生動有趣。我甚至可以想象，如果我以後有機會從事相關領域的工作，這本書一定能成為我寶貴的知識財富。總的來說，它是一本既有深度又不失趣味性的工程技術讀物。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在職工程師，經常需要處理涉及流體輸送和換熱的工程問題，所以對流體力學的實踐應用非常關注。這次接觸到這本《高等工程流體力學》，我可以說，它在理論深度和工程應用之間找到瞭一個非常好的平衡點。書中不僅覆蓋瞭經典的納維-斯托剋斯方程及其近似解法，還花瞭相當大的篇幅探討瞭湍流模型和數值計算方法。這一點對我尤其重要，因為在實際工程中，很多流動都是非綫性的湍流，精確求解極其睏難，掌握這些模型和方法，能夠幫助我更好地理解和模擬復雜的工程流動。更讓我眼前一亮的是，書中列舉瞭許多與實際工程緊密相關的案例，比如管道流、泵和風機設計、以及熱交換器的優化等等。這些案例都不僅僅是數學問題的羅列，而是深入剖析瞭流體力學原理如何在這些工程設備中發揮作用，以及如何通過流體力學的知識來解決實際問題，提升設備性能。我甚至覺得，這本書可以作為工程師的案頭參考書，當我遇到具體的流體問題時，可以快速找到相關的理論和方法。作者在書中也強調瞭模型選擇的閤理性和數值計算的誤差分析，這對於我們進行工程設計和決策至關重要。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我是一名基礎學科的研究生，平時的研究方嚮會涉及到一些更前沿的流體力學問題，比如非牛頓流體、多相流以及微尺度流動等等。對於我來說，一本好的教材，不僅要打牢基礎，更要能提供一個深入探索的起點。而這本《高等工程流體力學》，恰恰在這方麵做得非常齣色。雖然它是一本“高等”教材，但作者在基礎概念的講解上依然十分紮實，這讓我在迴顧和鞏固知識的同時，也能為更深入的研究打下堅實基礎。書中對於一些復雜流動現象的描述，例如渦動力學、激波等，都做到瞭深入淺齣，既有嚴謹的理論推導，又有清晰的物理圖像。我尤其欣賞的是，書中在介紹一些復雜理論時，會適當地引用一些最新的研究成果和發展趨勢，這讓我對整個學科的前沿有瞭更清晰的認識。雖然書中對於最前沿的理論涉及可能不如專門的學術專著那樣詳細，但它提供瞭一個很好的框架和方嚮，引導我去進一步查閱相關的文獻。而且，書中對於一些數學工具的應用，比如張量分析、傅裏葉變換等，都有比較充分的鋪墊，這對於我這樣的研究者來說，能夠更有效地掌握和運用這些工具。