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内容简介

本书的作者及其合作者尝试应用以统计力学为基础的动理学理论（KineticTheory）对泥沙运动基本问题开展了系列研究，对典型的泥沙输移现象的力学机制给出了详细阐释，同时也对泥沙运动的统一的数学力学描述做了探索性的工作。具体内容包括：(1)回顾了关于泥沙的沉速、泥沙起动、推移质运动和悬移质运动的经典理论；(2)简要介绍了统计力学和动理学理论中的最基础的概念和理论；(3)对挟沙水流的动理学方程进行了详细推导；(4)基于两相流动理学方程的宏观输运方程的推导和应用。通过以上几方面内容的研究发现，泥沙运动的动理学理论在研究泥沙基本动力学特性时具有独特的优势，能够对挟沙水流运动中的一些特殊现象背后的力学背景给出更合理的解释。

目录

前言
第一章 绪论
1.1 泥沙运动理论研究的范畴
1.2 泥沙运动理论研究的特点
1.3 泥沙运动理论研究存在的困难
1.4 泥沙研究的未来发展趋势
1.4.1 泥沙研究面临的新挑战
1.4.2 泥沙研究的未来发展趋势
参考文献

第二章 泥沙运动的经典理论研究概述
2.1 水流的流动
2.2 泥沙的沉降
2.3 床沙的起动
2.4 推移质泥沙的输移
2.5 悬移质泥沙的输移
参考文献

第三章 统计力学基础
3.1 描述物质运动的三个层次
3.2 微观状态与宏观过程的统计联系
3.2.1 概率的基本概念
3.2.2 系综的基本概念
3.3 统计分布函数的演化
3.3.1 颗粒的微观状态
3.3.2 Liouvme方程
参考文献

第四章 两相流的动理学方程
4.1 两相流微观动力学量的系综
4.1.1 两相流的示性函数
4.1.2 颗粒及颗粒所见流体物理属性的系综
4.2 两相流的动理学方程
4.3 颗粒间的相互作用
4.3.1 颗粒相互作用的统计力学描述
4.3.2 颗粒间的二体相互作用
4.4 颗粒速度分布函数的近似解
参考文献

第五章 挟沙水流的动力学方程
5.1 两相流动力学方程的一般形式
5.1.1 质量守恒方程
5.1.2 动量守恒方程
5.2 液相和固相上作用力的系综
5.2.1 一个重要积分
5.2.2 液相上作用力的系综
5.2.3 固相上作用力的系综
5.3 挟沙水流的守恒方程
5.3.1 挟沙水流相问作用力的一般形式
5.3.2 守恒方程的质量加权平均形式
参考文献

第六章 挟沙水流的两相浑水模型
6.1 挟沙水流的两相浑水方程
6.2 弥散速度的本构关系
6.3 弥散速度本构方程与其他理论的比较
6.3.1 经典扩散理论
6.3.2 Hunt的修正扩散模型
6.3.3 Wu和Wang的两相扩散模型
6.3.4 Ishii和Hibiki的漂移一通量模型
参考文献

第七章 明渠挟沙水流的速度分布
7.1 挟沙水流速度分布的两相浑水方程
7.2 明渠挟沙水流速度的垂线分布
7.2.1 两相浑水方程的紊流封闭
7.2.2 明渠挟沙水流速度垂线分布的规律
7.2.3 颗粒惯性对浑水速度分布的影响
7.3 明渠挟沙水流中泥沙速度的垂线分布
7.3.1 基于动理学理论的泥沙速度分布
7.3.2 基于两相浑水方程的泥沙速度分布
参考文献

第八章 床面泥沙通量与平衡浓度
8-1床面泥沙通量的概念
8.2 床面泥沙通量
8.2.1 床面泥沙通量的动理学描述
8.2.2 床面附近运动泥沙的速度分布函数
8.2.3 床面泥沙通量函数
8.2.4 理论与实验的比较
8.3 床面泥沙平衡浓度
8.3.1 床面泥沙平衡浓度的动理学描述
8.3.2 理论与实验的比较
8.4 颗粒碰撞的影响
参考文献

第九章 推移质泥沙的输移
9.1 推移质泥沙的输移特征
9.2 推移质输沙函数
9.3 理论与实验及其他公式的比较
9.4 推移质层颗粒的浓度分布
9.5 颗粒碰撞的影响
参考文献

第十章 悬移质泥沙的输移
10.1 悬移质泥沙的弥散方程
10.2 悬移质泥沙浓度的垂线分布
10.2.1 悬移质浓度垂线分布公式
10.2.2 悬移质浓度垂线分布公式验证
10.3 泥沙的悬浮机理
10.3.1 影响颗粒悬浮的因素及作用机制
10.3.2 颗粒受力与宏观浓度分布规律之间的关系
10.4 颗粒惯性对泥沙悬浮的影响
10.4.1 惯性对扩散的影响
10.4.2 惯性对弥散的影响
10.4.3 惯性对通量的影响
10.5 扩散理论的适用条件
参考文献
附录常用符号表
英文字母
希腊字母
上标
下标
特殊符号

精彩书摘

　　《泥沙运动的动理学理论》：
　　（2）社会经济发展带来的工程标准普遍提高及水沙减少等因素仅仅推迟了与泥沙相关的威胁的发生时间，但就长远来看，随着大型骨干水利工程功能的衰退、乃至寿命的终结，一定期限后将会出现整条河流乃至整个流域水利水电工程功能丧失的窘境，这将使我们不得不面对全新形势下的泥沙问题。
　　（3）泥沙运动以及由此产生的河流演变是引起水环境与水生态演化的重要参与者，目前在此领域内的研究尚不能称为成熟与完善，学科交叉中常见的碎片化现象十分明显，而近期的大规模水利水电工程建设导致河流生态与环境受到前所未有的影响，其变化过程及最后的结果要求在传统泥沙研究的基础上开展跨学科交叉研究，以适应当前社会面临的水环境、水生态问题研究需求。
　　1.4.2泥沙研究的未来发展趋势
　　水环境与水生态问题日趋严重，伴随着全球气候变化导致河流演变的不确定性增强、变化幅度变大，加之人类活动影响更为深远，泥沙运动力学研究现状已经不能满足变化环境下河流研究的需求，泥沙研究面临着如下几方面的新课题：
　　（1）针对“有体系，不完整”的问题，细致梳理泥沙运动力学基础研究的发展脉络，对以往因理论研究困难太大而采用经验方法临时性解决的关键问题开展重点研究，从而实现学科理论体系完善、发展均衡的目标。
　　（2）针对“有进展，少突破”的问题，选择有可能取得重大发现或突破的核心问题，广泛借鉴和应用相关学科的最新进展，在若干关键问题上取得实质性突破。
　　（3）针对“广交叉，缺深度”的问题，选择与泥沙运动的动力学过程最为密切的交叉问题深入开展研究，促进泥沙学科新方向的发展，改变目前在与其他学科交叉过程中广泛存在的学科失去自我发展目标，并可能导致泥沙研究碎片化的趋势。
　　……

前言/序言

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