[按需印刷] 计算水力学:理论与应用

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汪徳爟 著
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店铺: 科学出版社旗舰店
出版社: 科学出版社
ISBN:9787030312723
商品编码:18593400418
包装:圆脊精装
开本:16
出版时间:2017-07-20
页数:600
字数:760

具体描述

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《水力学:流体运动的奥秘与工程实践》 简介 水,是地球上最普遍、最神奇的物质之一。它以液态、固态和气态三种形态存在,流淌于江河湖海,滋养万物生灵。在人类文明的发展进程中,水扮演着至关重要的角色,无论是农业灌溉、交通运输,还是能量获取,都离不开对水的认识和利用。而“水力学”(Hydraulics)这门学科,正是系统研究水及其运动规律的科学,它揭示了流体在各种条件下的行为模式,为解决无数与水相关的工程问题提供了理论基础和实践指导。 本书《水力学:流体运动的奥秘与工程实践》并非仅仅是对水力学概念的简单罗列,而是一次深入探索流体动力学本质、剖析其工程应用潜力的旅程。我们旨在为读者提供一个全面、系统、深入的视角,理解水在静止和运动状态下的基本原理,并在此基础上,展示如何将这些理论知识转化为解决实际工程挑战的强大工具。本书内容涵盖了水力学的核心理论,并着重强调其在现实世界中的广泛应用,力求让读者不仅掌握“是什么”,更能理解“为什么”以及“如何做”。 第一部分:水力学基础理论 在深入探讨具体的工程应用之前,我们必须牢固掌握水力学的基本原理。这部分内容将为读者构建起坚实的理论框架。 流体及其性质: 我们将从流体的定义出发,阐述流体与固体在力学行为上的根本区别。接着,我们将详细介绍流体的几个关键性质,如密度(Density)和比重(Specific Gravity),它们决定了流体在重力作用下的表现;粘度(Viscosity),这一描述流体内部摩擦阻力的重要参数,深刻影响着流体的流动状态,我们将区分动力粘度和运动粘度,并探讨温度对其的影响;表面张力(Surface Tension)和毛细现象(Capillarity),虽然在宏观工程中可能不那么显著,但在微观尺度和某些特殊介质中却扮演着重要角色。我们将通过清晰的定义、直观的类比和必要的公式推导,帮助读者建立对这些基本性质的深刻理解。 静止流体的力学: 当流体处于静止状态时,其所受力的分析是水力学研究的起点。我们将介绍帕斯卡定律(Pascal's Law),揭示压力在静止流体中的传递特性,这是液压系统(Hydraulic Systems)等技术的基础。压强的概念(Pressure)及其单位(如帕斯卡、巴、大气压、水柱高)将得到详细阐述。我们将推导静止流体中压强随深度的变化规律,并引入静水压强公式。浮力(Buoyancy)和阿基米德原理(Archimedes' Principle)也是本部分的重要内容,它解释了物体在流体中受到的向上托力,对于船舶设计、浮体稳定性等至关重要。此外,我们还将讨论连通器(Communicating Vessels)的原理及其应用。 流体运动学: 流体的运动学研究的是流体的运动状态,而不考虑引起运动的力。我们将引入流体流动的基本概念,如流速(Velocity)、流线(Streamline)、迹线(Pathline)和涡线(Vorticity Line)。对于理想流体(Ideal Fluid)和真实流体(Real Fluid)的区分,以及层流(Laminar Flow)和紊流(Turbulent Flow)这两种截然不同的流动形态,我们将进行深入的辨析,并探讨雷诺数(Reynolds Number)在区分这两种流动状态中的关键作用。连续性方程(Continuity Equation),作为质量守恒在流体流动中的体现,将得到详尽的推导和解释,它是分析管道流动、河流流态等问题的基础。 流体动力学: 流体动力学则进一步考虑了作用在流体上的力以及这些力如何影响流体的运动。我们将重点介绍伯努利方程(Bernoulli's Equation),这是描述理想流体在稳定流动中能量转换的核心方程,它将压强能、动能和势能联系起来,是解决明渠流、管道流等众多问题的理论基石。我们将详细解释伯努利方程的推导过程、适用条件以及其在实际工程中的各种表现形式,如文丘里效应(Venturi Effect)。此外,我们将探讨动量方程(Momentum Equation),它基于牛顿第二定律,用于分析流体作用在物体上的力和流体在流动中的动量变化,这在喷嘴反作用力、水轮机设计等方面尤为重要。 第二部分:水力学工程应用 在掌握了基础理论之后,本书将重点转向水力学在各个工程领域的具体应用,展示理论的实用价值。 管道流动: 管道输水是现代社会不可或缺的基础设施。本部分将深入分析管道内的流体流动。我们将讨论管道流动中的能量损失,包括沿程水头损失(Friction Loss)和局部水头损失(Minor Losses)。我们将详细介绍达西-韦斯巴赫方程(Darcy-Weisbach Equation)及其应用,探讨糙率(Roughness)对水头损失的影响。流量(Flow Rate)和流速(Velocity)的计算是管道设计的关键,我们将展示如何利用连续性方程和伯努利方程求解这些参数。同时,我们将分析不同管径、材料和流速下的流动阻力,以及如何通过优化管道设计来减少能量损耗。 明渠流: 明渠(Open Channel Flow),如河流、运河、排水沟等,是另一种重要的水力学研究对象。我们将介绍明渠流的特点,如自由水面(Free Surface)的存在。均匀流(Uniform Flow)和非均匀流(Non-uniform Flow)的区分是分析明渠流的基础。我们将详细讲解曼宁公式(Manning's Formula),它是明渠流速和流量计算的常用公式,并探讨影响曼宁公式系数的因素。我们还将分析明渠中的水跃(Hydraulic Jump)现象,它是一种能量耗散过程,在水库溢洪道、消能池设计中至关重要。此外,本部分还将涉及明渠的过流能力计算和渠道设计的基本原则。 水泵与水轮机: 水泵(Pumps)是用于提升流体、增加其压头的设备,而水轮机(Turbines)则是利用流体能量做功的设备,它们是水力发电、供水系统、排水系统等的核心组成部分。我们将介绍不同类型的水泵(如离心泵、轴流泵)和水轮机(如水轮机、混流式水轮机)的工作原理,分析其性能曲线(Performance Curves),并探讨效率(Efficiency)的概念。我们将讲解水泵和水轮机的选型原则,以及如何根据实际需求匹配设备。能量方程在分析水泵和水轮机的水力性能时起着关键作用。 水工建筑物: 水工建筑物,如大坝(Dams)、溢洪道(Spillways)、闸门(Gates)、水闸(Sluice Gates)等,是水力学理论最直接的应用体现。我们将分析这些建筑物不同工况下的水流形态和受力情况。例如,我们将探讨溢洪道的设计,如何安全有效地宣泄洪水的能量;闸门的操作,如何控制水位和流量;以及水力学在防洪减灾、水资源调度中的重要作用。我们将结合实际工程案例,说明水力学原理如何在这些宏伟工程的设计、建造和运行中发挥决定性作用。 水力学中的复杂流动: 除了基础的管道流和明渠流,现实世界中的水力学问题往往更加复杂。本部分将触及一些更高级的主题。我们将简要介绍粘性流动的数值模拟方法(Computational Fluid Dynamics, CFD),这是现代水力学研究不可或缺的工具,能够模拟复杂几何形状和流动条件下的流体行为。我们还将探讨波浪(Waves)的传播与作用,这对于海岸工程、港口设计至关重要。水的渗透(Seepage)问题,即水在土壤和岩石中的流动,对于地下工程、水利工程的稳定性分析具有重要意义。 本书的特点与目标读者 本书力求做到理论严谨与应用导向并重。每一项理论概念的引入,都会紧密联系其工程实际意义;每一个工程实例的分析,都会回溯到其背后的水力学原理。我们使用了清晰的语言、丰富的插图和图表,以及必要的数学推导,来辅助读者理解复杂的概念。 本书的目标读者群体广泛,包括但不限于: 高等院校相关专业的学生: 为土木工程、水利工程、环境工程、机械工程等专业的学生提供系统、深入的学习材料。 工程技术人员: 为从事水利、市政、建筑、环保、能源等领域的设计师、工程师、项目管理者提供解决实际工程问题的理论支持和实践参考。 科研人员: 为从事流体力学、水力学及相关领域研究的学者提供全面的理论基础和研究思路。 对水及其运动规律感兴趣的公众: 即使没有深厚的工程背景,本书也能帮助您了解生活中与水相关的各种现象和技术背后的科学原理。 通过阅读《水力学:流体运动的奥秘与工程实践》,我们希望读者能够建立起对水力学的深刻认识,掌握分析和解决复杂水力学问题的能力,并认识到这门学科在塑造我们生存环境、推动社会发展方面所扮演的关键角色。这不仅仅是一本教科书,更是一扇通往流体世界奥秘之门的钥匙。

用户评价

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这本书的名字,《按需印刷》计算水力学:理论与应用,传递给我一种高度专业化和实用性的信息。我虽然不是直接的水利工程师,但作为一个对科学工程原理充满好奇的人,我总是试图理解那些支撑我们现代社会运转的基石。水力学,在我看来,是一门既古老又充满活力的学科,它与我们赖以生存的水资源息息相关。我猜想,这本书的“理论”部分,会系统地梳理流体力学的基本概念,从流体的宏观性质如密度、粘度,到微观的分子运动,再到流体在静止和运动状态下的物理规律。我期待看到关于流体静力学、流体动力学的深入讲解,以及如何用数学语言来描述水流的复杂行为。我特别关注“计算”这个关键词,它暗示着这本书不仅仅停留在概念的层面,而是会提供具体的操作方法和技巧。我希望能够学习到如何运用各种公式和模型,来解决实际的水力学问题,比如计算管道的输水能力,分析明渠的水流特性,甚至是评估水泵的工作效率。我渴望理解那些工程师们是如何通过精准的计算,来确保水利工程的安全与高效运行的。而“应用”这两个字,更是让我对这本书充满了期待。我希望书中能列举丰富的工程案例,展示水力学原理如何在水利工程、能源工程、环境工程等领域得到实际应用,例如水坝的设计与运行、河流的整治与保护、供水排水系统的优化等等。按需印刷的形式,也让我觉得这本书的内容会更加精炼和专业,是为有特定需求的用户量身定制的。

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这本书的书名《按需印刷》计算水力学:理论与应用,在我看来,是一个非常务实且目标明确的命名。我非专业背景,但常常在阅读一些工程类的新闻或者观看相关纪录片时,对那些能够解决实际问题的工程学感到由衷的赞叹。水力学,这个词本身就带着一种“力量”和“流动”的意境,它与河流、海洋、水坝、管道等我们熟悉的事物紧密相连。我好奇的是,这本书到底会如何从“理论”入手,构建起一套完整的知识体系。我猜测,它会从流体的基本性质讲起,比如密度、粘度、表面张力,然后逐步深入到流体的运动学和动力学,解释速度、压力、流量、能量之间的关系。我期待看到一些经典的流体力学方程,比如欧拉方程、伯努利方程,以及它们是如何被用来分析各种流体现象的。而“计算”这个词,则暗示了这本书会提供具体的计算方法和步骤,这对于我这种喜欢动手实践、验证理论的人来说,无疑是一个巨大的吸引点。我希望能够学习到如何利用这些计算工具,来解决实际的水力学问题,例如计算管道的流量和水头损失,确定明渠的流速和容积,甚至是评估水泵的性能参数。而“应用”部分,更是我关注的焦点。我希望看到这本书能够将理论与实践紧密结合,举例说明水力学原理如何在水利工程、环境工程、机械工程等领域得到广泛应用,比如水力发电的设计、防洪减灾的策略、城市排水系统的规划等等。按需印刷的模式,也让我觉得这本书的内容会非常精炼和专业,可能更侧重于解决特定问题,而不是泛泛而谈。

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这本书的名字《按需印刷》计算水力学:理论与应用,给我一种非常专业且面向实践的印象。我平时虽然不是直接从事相关行业,但总对那些能够解释自然现象、解决实际工程难题的学科充满敬意。水力学,听起来就像是关于水如何运动、如何影响环境、如何被利用的科学。我猜想,这本书的“理论”部分,一定会非常系统地介绍流体力学的基本原理,比如流体的连续性方程、动量方程、能量方程,以及一些重要的无量纲数,如雷诺数,它们对于理解流体的流动状态至关重要。我期待看到书中对于各种流态,如层流和紊流的详细阐述,以及它们在不同工程场景下的差异性。而“计算”这个词,则让我看到了这本书的实用价值。我希望它能提供清晰的计算步骤和详细的算例,教会读者如何运用这些理论知识来解决实际问题。比如,如何计算管道系统中的水头损失,如何确定明渠的水流参数,如何选择合适的水泵和风机。我尤其对“应用”这两个字非常看重。我希望这本书能通过生动的工程案例,展示水力学在各个领域的实际运用,例如水利工程中的水坝设计、灌溉系统的优化、水电站的效率分析,甚至是在环境工程中的废水处理和污染物扩散模拟。按需印刷的模式,也让我觉得这本书的内容会更加聚焦和深入,可能更适合有明确学习或研究目标的用户,而不是一本泛泛而谈的科普读物。

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我拿到这本《按需印刷》计算水力学:理论与应用,首先被它沉甸甸的质感所吸引,虽然不是实体厚重,但它传递给我一种内容扎实、信息量巨大的感觉。我并不是水利专业的科班出身,但我一直对那些能够解释自然界宏伟力量的科学,尤其是与水相关的学科,抱有极大的兴趣。这本书的书名,就直接点明了它的核心——“计算水力学”,这让我联想到那些通过精密计算来掌控水流、利用水能的工程师们。我猜想,书中的“理论”部分,会循序渐进地介绍流体运动的基本规律,从流体的静止状态到动态变化,从宏观的能量守恒到微观的粘性效应,都将得到详尽的阐述。我期待看到那些经典的物理定律和数学模型,比如伯努利方程、连续性方程,以及它们在各种复杂水流场景下的应用。而“计算”这两个字,则是我最为看重的。我希望这本书能提供一套行之有效的计算方法和工具,让我能够掌握如何量化水流的各种参数,例如流量、流速、压力、水头损失等,并能应用于实际的工程问题。我曾在一个电视节目中看到,工程师们如何通过复杂的计算来设计能够抵御洪水的堤坝,或者优化城市的水源供应系统,那种智慧和精准度令我印象深刻。这本书的“应用”部分,我相信能让我窥见这些幕后的工作原理。按需印刷的模式,也让我觉得这本书的出版更加精细化,它可能不是为大众市场而设计,而是为那些真正有深度学习需求和专业要求的读者所准备的。

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我拿到这本《按需印刷》计算水力学:理论与应用的时候,第一感觉就是它的厚重感。不是说它真的有多沉,而是那种内容上的厚重,让你觉得这是一本能够沉下心来啃的“硬菜”。我并非专业人士,但出于对工程领域的好奇,我一直想了解一些基础的科学原理是如何支撑起我们现在这个复杂世界的。水力学,听起来就非常基础且重要。我脑海中想象着,这本书里一定会有大量的公式、图表,用来解释水的运动规律,比如粘滞性、表面张力、伯努利定律等等,这些概念听起来就很“学术”,但又感觉与我们生活中的很多现象息息相关。我尤其对“应用”部分充满了期待。毕竟,光有理论是枯燥的,而将理论转化为解决实际问题的工具,这才是科学的魅力所在。我希望能看到书中详细介绍如何利用这些水力学原理来设计水坝、桥梁、渠道,甚至是如何优化城市的供水管网,如何分析洪水的成因和预测。我曾在一个纪录片里看到过,工程师们如何通过精确的计算来确保大型水利工程的安全运行,那种智慧和胆识让我非常敬佩。这本书,或许就是我窥探那些幕后原理的一扇窗户。我对手工制作、精益求精的“按需印刷”这种形式也颇有好感,它暗示着这本书的内容经过了精心的组织和排版,每一个字、每一个图都承载着作者的思考和心血,而不是为了迎合市场而粗制滥造。我希望这本书能在我脑海中构建一个清晰的水力学知识体系,让我能够更深入地理解那些我们习以为常的、但背后却蕴含着深刻科学道理的现象。

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这本书的封面设计,我猜想会以一种严肃、严谨的风格呈现,大概率不会有过多的花哨装饰,而是以清晰的书名和或许一些抽象的流体图案来传达其专业属性。《按需印刷》这个前缀,在我看来,暗示了这本书可能并非传统意义上的大众读物,而是更加注重内容的精准度和针对性,为有特定学习或研究需求的读者量身打造。我本身对物理学和工程学领域有浓厚的兴趣,而“水力学”作为一个连接理论与实践的学科,自然引起了我的关注。我猜想,这本书的“理论”部分,会从流体力学的基本定律入手,比如质量守恒、动量守恒、能量守恒,以及牛顿流体和非牛顿流体的概念。我期待看到关于流体静力学和流体动力学的详细阐述,以及各种重要的方程,如伯努利方程、连续性方程、纳维-斯托克斯方程的简化形式,用来描述流体的行为。而“计算”这个词,则让我看到了这本书的实用价值。我希望它能提供清晰的计算框架和步骤,教会读者如何利用这些理论工具来解决实际问题。比如,如何计算管道中的水头损失,如何确定渠道的过流能力,如何分析泵的性能曲线。这对于我这种喜欢通过动手计算来加深理解的人来说,是至关重要的。而“应用”这两个字,更是将我引向了这本书的价值核心。我希望能够看到,这些复杂的理论和计算方法,是如何在现实世界中发挥作用的。是通过设计坚固的水坝,优化城市的供水管网,还是分析河流的侵蚀与淤积?按需印刷的模式,也让我觉得这本书的内容会非常精炼和深入,可能更适合那些需要进行专业学习和工程实践的人群。

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这本书的标题,《按需印刷》计算水力学:理论与应用,给我的第一印象是它面向的是有明确学习需求的人群。我平时虽然不直接接触水力学的工程计算,但作为一个对科学原理保持好奇心的人,我总觉得要了解一个领域,就得从最基础的理论入手,然后看看这些理论是怎么在现实中发挥作用的。水力学,听起来就像是关于水如何流动、如何施加压力、如何传递能量的科学。我猜想这本书里面一定会有很多关于流体力学、流体静力学的内容,可能会涉及到牛顿第二定律在流体中的应用,以及各种方程,比如纳维-斯托克斯方程的简化形式,用来描述流体的运动。我对“计算”这个词特别敏感,这意味着这本书会提供具体的计算方法和工具,而不仅仅是停留在概念层面。我设想,在书中,我可能会看到如何计算管道中的水流速度和压力损失,如何确定渠道的过流能力,甚至是如何评估水轮机或泵的效率。这对于那些需要进行工程设计和评估的人来说,无疑是非常实用的。而“应用”这两个字,更是把我对这本书的期待拔高了一层。我希望它能将那些抽象的数学模型和物理定律,与实际的工程项目联系起来,比如水坝的设计、河流的治理、船舶的航行阻力计算、甚至是喷雾系统的优化。我一直觉得,科学的价值就在于它能够解决现实问题,而这本书的名字恰恰点明了这一点。按需印刷的形式,也让我觉得这本书更加个性化,可能针对的是特定的读者群体,因此内容会更加聚焦和深入。

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当我在书店或者线上平台看到《按需印刷》计算水力学:理论与应用这个书名时,我首先会联想到的是那种厚重、严谨的学术著作。我并非水利行业的专业人士,但我一直对那些能够揭示自然规律、解决实际工程问题的学科充满敬意。水力学,这个词本身就带着一种流动、变化和力量的感觉,它与河流、湖泊、海洋,以及我们日常使用的供水系统、排水系统都息息相关。我猜测,这本书的“理论”部分,会非常扎实地讲解流体运动的基本原理,从流体的性质,如密度、粘度、表面张力,到流体静力学和流体动力学,再到各种重要的流体力学方程,比如伯努利方程、连续性方程,以及它们是如何被用来分析流体行为的。我期待看到书中对层流和紊流的区分,以及它们各自的特点和应用场景。而“计算”这个词,则让我看到了这本书的实践性。我希望它能提供清晰的计算方法和详细的算例,教会读者如何运用这些理论知识进行实际的工程计算,例如计算管道的流量和水头损失,确定渠道的过流能力,评估水泵的效率等等。我曾在一篇关于大型水利工程的文章中读到,工程师们是如何通过无数次的精密计算来确保工程的安全和有效,这种精确性令我折服。这本书的“应用”部分,我相信能让我更深入地理解这些实际操作。按需印刷的模式,也让我觉得这本书的内容会非常专注和精炼,是为那些有明确学习目标和专业需求的用户而设计的。

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这本书的封面设计,就是那种一眼看上去就充满了学术严谨感和理论深度的风格。那种深邃的蓝色背景,配合着白色的、仿佛数学公式般的纹理,还有那醒目的书名,都散发出一种“不好好学就会被淹没”的严肃气息。我第一次看到它的时候,脑海里瞬间浮现出大学里那种堆满了各类专业书籍的图书馆,空气中弥漫着纸张和墨水的混合味道,以及学生们埋头苦读的身影。尽管我并非水利专业的科班出身,但“水力学”这三个字本身就带着一种天然的吸引力,它似乎能揭示河流如何奔腾、水坝如何蓄能、甚至我们日常生活中水龙头里流出的水背后蕴含的物理原理。而“理论与应用”的副标题,更是让我看到了将抽象概念转化为实际工程的可能性,这对于我这种更偏向实践和结果导向的读者来说,无疑是一个巨大的诱惑。我一直对那些能够解释自然现象和解决实际问题的科学著作抱有浓厚的兴趣,而水力学,作为一个与我们生活息息相关的学科,其理论深度和工程应用广度,让我产生了极大的好奇心。这本书的出版形式是“按需印刷”,这本身就说明了它可能并非大众畅销书,而是更专注于特定领域的专业读物,这反而让我觉得它更加珍贵,因为它代表着一种对知识的专注和对细节的打磨,而非流水线式的批量生产。我期待在这本书中找到关于水流行为的精确描述,关于能量转换的数学模型,以及这些理论如何在桥梁设计、泵站选型、管道系统优化等方面得到体现。总而言之,单从书名和设计来看,这本书就已经在我心中种下了一颗对知识探索的种子,我迫不及待地想要翻开它,去感受它所蕴含的智慧和力量。

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当我看到《按需印刷》计算水力学:理论与应用这个书名时,脑海中立刻勾勒出这样一幅画面:一位严谨的工程师,坐在电脑前,面前是复杂的工程图纸和大量的计算数据,他正专注于利用水力学原理,为一项重要的水利工程进行精确的设计和评估。这本书,在我看来,就像是这位工程师的“圣经”,它将抽象的科学理论,转化为解决实际工程问题的强大工具。我对“理论”部分充满了好奇,我猜测它会从流体的基本概念讲起,比如密度、粘度、比重,然后深入到流体静力学和流体动力学,解释压强、力、能量、动量等概念在水流中的具体表现。我期待看到那些经典的物理定律,比如阿基米德原理、帕斯卡原理、伯努利方程,以及它们如何被用来分析和预测水的行为。而“计算”这个词,更是勾起了我的兴趣。我设想,这本书里会有大量的公式、图表和计算示例,教会读者如何一步步地进行流体参数的计算,如何确定流量、流速、水头损失,以及如何进行各种水力学模型的建立和求解。这对于我这种动手能力强,喜欢通过计算来验证理论的人来说,是极具吸引力的。更让我激动的是“应用”这两个字。我迫不及待地想知道,这些理论和计算方法,究竟是如何应用于现实世界的。是用于设计宏伟的水坝,还是优化城市的供水系统?是用于分析河流的泥沙运动,还是评估船舶在水中的阻力?按需印刷的模式,也让我觉得这本书的内容会非常扎实,因为它可能不是面向大众市场的畅销书,而是为那些有特定需求、深入研究水力学的读者量身定制的。

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