內容簡介
《力學叢書·典藏版(30):理論流體動力學(上冊)》原著為經典名著,1879年首次齣版後多次再版,書中係統地講解瞭有關經典流體動力學方麵的摹本理論,側重於流體力學的數學理論,推理嚴密,編寫精練,應用廣泛。中譯本分上、下兩冊齣版。上冊包括運動方程,特殊情況下方程的積分、無鏇運動、動力學理論、鏇渦運動和潮汐波等內容。
《力學叢書·典藏版(30):理論流體動力學(上冊)》對於理工科大專院校流體力學和空氣動力學專業的學生,研究生是一本不可多得的基礎理論參考書,對於從事流體力學和空氣動力學等方麵的科技工作者也是一本必備的參考書。
《力學叢書·典藏版(30):理論流體動力學(上冊)》第II,III,IV章由牛傢玉同誌翻譯,遊鎮雄同誌校訂,其餘渚章均由遊鎮雄同誌翻譯。
內頁插圖
目錄
第I章 運動方程組
流體的基本性質
兩種探討方法
Euler形式的運動方程組,動力學方程組,連續性方程,物理方程,錶麵條件
能量方程
動量的變化
由脈衝力所引起的流動
以東坐標係為參考係的Euler方程組
Lagrange形式的運動方程組和連續性方程
Weber變換
平麵極坐標係和球極坐標係中的Euler方程組
第II章 運動方程在特殊情況下的積分形式速度勢.Lagrange定理
關於φ的物理敘述和運動學敘述
存在速度勢時運動方程的積分·匪力方程
定常運動,從能量原理導齣壓力方程,極限速度
液體的流動;射流頸
氣體的流動
鏇轉著的液體之例:均勻鏇轉;Rankine的“組閤渦”;在電磁場中的鏇轉
第III章 無鏇運動
把一個流體微元的微分運動分解為變形和鏇轉
“流動”和“環量”.Stokes定理
一個運動著的迴路上的環量守恒性
單連通空間中的無鏇運動;單值速度勢
不可壓縮流體;流管,φ不能為極大或極小,速度不能為極大.φ在球麵上的平均值
關於φ的確定性條件
Green定理;動力學解釋;用於動能的公式.Kelvin的最小動能定理
多連通區域;“迴路”和“屏障”
多連通空間中的無鏇運動;多值速度勢;循環常數
不可壓縮流體的情況.關於φ的確定性條件
Green定理的Kelvin推廣;動力學解釋;在一個循環空間中作無鏇運動的液體的動能
“源”和“匯”;雙源.用源的麵分布來錶示液體的無鏇運動
……
第Ⅳ章 液體的二維運動
前言/序言
本書可視為1879年所齣版的《流體運動的數學理論》一書的第六版.在那本書之後的各版本經過重大改編和擴充,均已改為現用的書名,
本版未變更總體布局,但卻再次對全書作瞭修改,適當地作瞭某些重要的刪減,並增加瞭許多新的內容,
本門學科在近幾年中有瞭重大的發展,例如在潮汐理論方麵以及在與航空技術有關的許多方嚮上.因此,可以饒有興味地看到,經常籠罩著貶值烏雲的“經典”理論流體動力學已具有瞭一個正在擴展著的實用方麵的領域.由於某些研究過於復雜,不可能都在本書的篇幅內作齣充分的描述,但本書仍試圖在適當場閤對較重要的結論及其所用方法給予敘述·
和前幾版一樣,書中所涉及的專傢們的有關工作,在腳注中都詳細地列齣,但似乎應該說明,本書已把原始的推證幾乎都作瞭重大的修改.
再次嚮劍橋大學齣版社的工作人員緻謝,他們為印刷本書提供瞭很有價值的幫助。
好的,這是一份關於《力學叢書·典藏版》中除《理論流體動力學(上冊)》之外的其他捲目的詳細介紹。 --- 《力學叢書·典藏版》 係列概述 《力學叢書·典藏版》是一套旨在係統、深入地闡述經典力學、理論力學、應用力學及相關前沿分支的權威性文集。本叢書匯集瞭國內外知名學者和專傢學者的研究成果與經典教材,力求覆蓋從基礎理論到尖端應用的各個層麵。叢書的典藏版以精良的裝幀、嚴謹的校對和詳盡的論述,為高等院校師生、科研工作者以及工程技術人員提供瞭一套權威、可靠的學習與參考資源。 本叢書的編纂宗旨在於構建一個完整的力學知識體係,強化理論基礎,同時密切結閤工程實踐,展現力學學科的廣闊視野和深刻內涵。 以下將詳細介紹本叢書係列中,除《理論流體動力學(上冊)》之外的其他主要捲目。 --- 捲目一:經典力學基礎 內容聚焦: 本捲是整個力學叢書的基石,著重於牛頓力學體係的係統構建與應用。它不僅涵蓋瞭質點、質心、剛體運動等經典主題,更深入探討瞭約束理論、變質量係統以及基礎的分析力學方法。 核心章節: 1. 運動學基礎: 詳述瞭絕對坐標係和相對坐標係下的描述,包括不同坐標係間的轉換關係,如笛卡爾坐標係、柱坐標係和球坐標係。重點分析瞭剛體的基本運動,如平動、轉動和復閤運動。 2. 動力學原理: 詳細闡述瞭牛頓第二定律在不同參考係下的應用,引入瞭動量定理、角動量定理和能量定理。對於變質量係統的處理,如火箭推進原理,有專門的討論。 3. 約束與虛功原理: 這是從運動學到動力學的橋梁。本捲清晰界定瞭各類約束的性質(完整約束、非完整約束),並係統地介紹瞭虛位移的概念以及虛功原理,為後續的拉格朗日力學打下理論基礎。 4. 剛體動力學: 針對剛體這一復雜係統,本捲介紹瞭轉動慣量、轉動慣量張量,以及歐拉方程的推導和應用。通過求解經典的剛體運動問題,如陀螺運動,展示瞭理論的嚴密性。 特色與價值: 本捲強調物理圖像與數學描述的統一,通過大量經典實例幫助讀者紮實掌握牛頓力學在宏觀尺度下的應用極限,是進入更高層次力學研究的必備前提。 --- 捲目二:理論力學進階:拉格朗日與哈密頓力學 內容聚焦: 本捲將讀者從牛頓力學的約束方程和微分方程體係,提升到基於能量泛函的分析力學框架。這是現代物理學和工程力學中不可或缺的數學工具。 核心章節: 1. 變分原理與達朗貝爾原理: 從對運動的描述轉為對運動規律的變分錶達,詳細介紹瞭最小作用量原理。達朗貝爾原理的引入,使得處理約束係統更加優雅。 2. 拉格朗日方程: 詳細推導瞭基於拉格朗日量 $L=T-V$ 的運動微分方程,並討論瞭保守係統與非保守係統的情況。重點講解瞭如何利用拉格朗日方程處理復雜的約束係統,例如單擺、雙擺和滑塊在麯麵上的運動。 3. 守恒量與對稱性: 引入諾特定理,闡述瞭係統的對稱性與守恒量之間的深刻聯係,這是從經典力學走嚮量子力學的關鍵一步。 4. 哈密頓力學: 轉嚮正則坐標係,引入哈密頓量 $H$,並推導齣正則方程。本捲深入探討瞭泊鬆括號的性質及其在相空間中的應用,為理解正則變換和正則微擾理論奠定瞭基礎。 特色與價值: 本捲的價值在於其對數學工具的深度挖掘。它不僅是理論力學課程的核心內容,更是深入研究振動力學、控製理論和理論物理學的必要準備。 --- 捲目三:材料力學 內容聚焦: 本捲專注於研究固體材料在外部載荷作用下的內部響應和宏觀變形規律,是連接基礎理論與結構設計之間的關鍵橋梁。 核心章節: 1. 應力與應變分析: 詳細介紹瞭柯西應力張量和微元體上的應力狀態,包括主應力和應力不變量。應變張量則從幾何角度描述瞭材料的變形,並討論瞭綫彈性本構關係,如鬍剋定律及其在各嚮異性材料中的推廣。 2. 構件的拉伸、壓縮與扭轉: 針對杆件,係統分析瞭軸嚮受力下的應力應變計算,以及扭轉變形中剪應力和角位移的確定。特彆關注瞭組閤變形的疊加原理。 3. 梁的彎麯理論: 這是本捲的重點。詳細推導瞭歐拉-伯努利梁方程,並探討瞭剪切變形(Timoshenko梁理論)。彎麯強度、剛度以及靜不定梁的分析方法被全麵介紹。 4. 屈麯理論: 關注壓杆在臨界載荷下的失穩現象,重點講解瞭歐拉臨界屈麯公式及其適用範圍,並引入瞭更廣泛的穩定性分析概念。 特色與價值: 本捲以工程應用為導嚮,理論嚴謹,計算方法詳盡,是所有涉及結構強度、剛度分析和工程設計的工程師必備的工具書。 --- 捲目四:結構力學(靜力學與幾何不變性) 內容聚焦: 本捲將材料力學的原理應用於復雜的結構體係,如桁架、框架和拱。重點在於結構體係的平衡性、幾何不變性以及求解靜定與靜不定結構的方法。 核心章節: 1. 結構分類與平衡: 明確區分瞭幾何不變體係、幾何可變體係和超靜定體係。深入討論瞭結構的位移法(撓度荷載法)和力法(超靜定力矩法)的理論基礎。 2. 位移法與力法的係統應用: 詳細講解瞭如何建立結構的剛度矩陣和柔度矩陣。通過位移法求解鉸接結構和框架結構,並通過力法處理多餘約束。 3. 虛功原理在結構分析中的應用: 利用虛位移原理推導齣結構變形與載荷、內力之間的關係,強調瞭單位力法和單位虛位移法的應用。 4. 結構穩定性基礎: 引入瞭基本的穩定極限分析,探討瞭在荷載作用下結構可能齣現的側嚮屈麯和整體失穩問題。 特色與價值: 本捲是連接基礎力學與土木、機械工程實踐的橋梁,為理解現代有限元方法(FEM)的底層邏輯提供瞭堅實的理論背景。 --- 捲目五:應用力學前沿:計算力學導論 內容聚焦: 本捲麵嚮二十一世紀的工程需求,係統介紹瞭將連續體力學問題轉化為可計算的數值方法的理論框架,特彆是有限元方法(FEM)。 核心章節: 1. 偏微分方程與變分原理: 從物理場問題齣發,迴顧瞭彈性力學問題的偏微分方程形式(如平衡方程、本構方程、幾何方程),並將其轉化為伽遼金弱形式(變分形式)。 2. 有限元方法基礎: 詳細闡述瞭有限元法的基本步驟:區域離散化、選擇形函數(插值函數)、推導單元剛度矩陣和載荷嚮量。重點討論瞭形函數的選擇原則及其對計算精度的影響。 3. 綫彈性有限元分析: 將單元方程組集成到整體剛度矩陣,形成求解大型方程組的全局係統 $[K]{u} = {F}$。詳細討論瞭邊界條件的施加。 4. 非綫性分析簡介: 初步介紹在材料非綫性(如塑性)和幾何非綫性(大變形)情況下的迭代求解策略,如牛頓-拉夫遜法。 特色與價值: 本捲是力學從“手算時代”邁嚮“計算機模擬時代”的必經之路。它不僅教授數值算法,更強調理解數值解的物理意義和局限性。 --- 總結 《力學叢書·典藏版》通過這五大捲的構建,形成瞭一個邏輯嚴密、遞進有序的知識鏈條:從經典力學奠定運動學和動力學基礎,經理論力學實現方法論的抽象和升華,再通過材料力學和結構力學實現對固體和結構的工程化分析,最終以計算力學引導讀者進入現代工程模擬領域。這套叢書共同構成瞭現代力學學科的完整圖景。