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高丕娟 译

图书标签:

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店铺： 金卫文化图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030290151

商品编码：29913067884

丛书名： 漫画流体力学(欧姆社学习漫画)

开本：16开

出版时间：2014-05-01

商品参数

漫画流体力学
	曾用价	45.00
	出版社	科学出版社
	版次	1
	出版时间	2017年12月
	开本	16
	作者	高丕娟
	装帧	平装
	页数	204
	字数	262
	ISBN编码	9787030290151

目录
目录
序言 预知未来的梦！神秘少女和流体力学 1
第1章 流体的性质与静力学 11
1. 固体与流体 12
请用冰茶 12
2. 力与压强 17
用压力锅煮饭 17
一起来掌握力的平衡方程式吧 23
3. 密度与比重 25
叉烧肉汤面味道浓郁的秘密 25
4. 帕斯卡原理 28
我是超人 28
5. 压强与高度的关系、测量压强 31
带我去斯库巴潜水 31
Δp中Δ的意思 35
速度与加速度 36
流体压强计 37
6. 作用于平面墙壁的压力 39
畅游水族馆 39
7. 浮力 42
为什么船只不会沉没呢？ 42
第2章 流动的基础方程式 49
1. 流体力学中使用的各种专业术语 50
没有变化（定常流与非定常流） 52
速度和方向都一样（均匀流与非均匀流） 53
流体粒子闪亮登场（流速与流量） 55
追踪？伏击？（拉格朗日法与欧拉法） 56
这样的线、那样的线（流线、迹线与流管） 58
玩水明白的知识（作用于流体的力） 60
让扑克牌发生错动变形来看看（剪切力） 63
2. 连续性方程 66
没有神秘失踪这回事（质量守恒定律） 66
关于连续性方程 70
3. 伯努利定理 71
一起去坐过山车吧（物体的能量守恒定律） 71
沿着流线去旅行吧（流体的能量守恒定律——伯努利定理） 72
关于能量单位 75
踩踏软水管（流速与压强的关系） 76
4. 动量守恒定律 80
来玩撞球吧（动量守恒定律） 80
借用撞球来理解动量守恒定律 81
从外部添加的力（冲量） 83
在秘密房间里 （流体的动量守恒定律） 86
第3章 层流与湍流 95
1. 有黏性的流动 96
黏黏糊糊的？清清爽爽的？（黏性） 98
阻碍流动的讨厌家伙（黏性力） 99
使其加速、使其减速（黏性力的结构） 100
那是空想？（理想流体与黏性流体） 104
什么是速度梯度？（牛顿黏性定律） 106
黏糊到什么程度？（黏度与运动黏度） 110
表示流动特征的定律（雷诺数） 111
2. 层流与湍流 113
注视烟雾（层流与湍流） 113
观察墨水的流动（雷诺数实验） 115
变得不规则了（湍流的特征） 116
3. 管道内的层流 117
吸管中的流动（平均流速与流速分布） 117
认真观察方程式（呈抛物线分布的流动） 120
不可思议的摩诃力的真面目是什么？（压强差） 122
我想多喝点（黏度与流量的关系） 126
能顺利喝到奶昔吗？（管流伯努利方程式） 128
软管的压强损失 134
浴池里的剩洗澡水，阿拉伯海的石油 138
第4章 阻力与升力 139
1. 作用于物体的阻力与升力 140
鸟儿和飞机为什么能够在空中飞行？（升力） 143
帆船为什么能够迎风前进？（利用升力） 146
机翼和风帆有什么共同点呢？（流线曲率定理） 149
匙子的奇怪现象（升力实验） 153
游泳游累了（阻力） 155
令人烦恼的困境（阻力系数与升力系数） 157
失速了（迎角、分离） 161
2. 作用于旋转物体的力 163
弧线球为什么会弯曲？（马格努斯效应） 163
那个时候，棒球拐弯了 167
3. 流动分离 172
为什么不是滑溜溜，而是坑坑洼洼？（空气阻力的减小） 172
微小世界里面的恐怖事件（分离） 174
参考文献 193
在线试读
序言 预知未来的梦！神秘少女和流体力学
　　大家注意啦！不得了啦！
　　我又做了一个预知未来的梦！预知未来的梦呐！！！
　　早上好，绘希。
　　还是老样子，闹哄哄的……
　　喂！你们两个也太沉得住气了！
　　噢，对不起啊，这次梦到什么了呀？
　　嗯！
　　对了……
　　谢谢您了，阿茜学姐！
　　可恐怖了！大船沉没了！飞机失事坠落了！是不是应该通知电视台啊？这么下去可要发生大悲剧呀！！
　　发生大悲剧的是你的脑袋吧……
　　这种事不会发生的啦。这么大呼小叫的，不太好吧。
　　做了这种梦，内心不安也是没办法的事情嘛！
　　不过，话说回来，为什么飞机会飞呢？为什么船只不会沉没呢？我现在满脑子都是这些问题……
　　沉重的铁块能够浮在水面，这是一种超自然现象。
　　为什么能浮上来呢？
　　你是小学生吗？
　　那……阿茜学姐给我解释一下吧！
　　让我给解释一下啊……
　　白石！
　　你不是连大学水平的内容都已经掌握了嘛，现在该你出场了！
　　哎！
　　是……是啊。呃……
　　回答绘希刚才的问题，需要用到的学科是……
　　就是——“流体力学”。
　　虽然在高中我们不学这门课程，但它的相关知识就在我们身边。
　　嗯……说到力学，课堂上也学到过……
　　其中的“流体”指的是什么呢？
　　是啊。举个例子来说明……
　　现在，围绕在我们身边的是什么呢？
　　这个啊，应该是空气吧。
　　……是不是恐怖幽灵？
　　第二个问题，打开水龙头会有什么流出？
　　应该是水吧。
　　如果流出血来，可真吓死人啊!
　　是的。
　　空气是气体，水是液体，对吧。
　　气体与液体
　　合称为“流体”！
　　原来如此……的确就在我们身边啊。
　　所谓流体，也没有什么特别难理解的嘛！
　　是的
　　空气流动会生成风，
　　是啊，是啊。
　　也就是说……
　　水也能够自由自在的流动。
　　流体就是能够自由改变形状的物体。
　　不过，这流体是怎样改变形状的？又是怎样运动的呢？
　　这些问题你们明白吗？
　　这就是流体力学的研究内容了。
　　身边的流体我弄明白了……
　　可是白石，弄明白了流体的内容能有什么好处吗？
　　好处有很多啊！
　　现代社会舒适、便捷的生活就有很多方面受益于流体力学。
　　制作电器的过程中，流体力学就起到了很大的作用；
　　为家庭和工厂输送水和燃气的泵体结构也离不开流体力学。
内容介绍
　　飞机为什么能飞？船为什么不会沉没？这些看似平常的现象你有没有认真思考过呢？其实这些都跟流体力学知识紧密相关。不过一提到“流体力学”这个词，你肯定又开始头大了。其实不用担心，我们的小主人公—一绘希也和你一样，对物理、对流体力学一窍不通。可我们还有物理研究部这个温暖的小团体呢，跟着它我们一起去野营、去潜水、去吃乌冬面吧……在吃喝玩乐的过程中我们愉快地学习各种力、各种定理，顺便去看看浴池里的洗澡水与阿拉伯海的石油有什么关系、看看平常吃饭用的勺子会发生什么离奇的现象……
　　怎么样？迫不及待了吧，那就赶紧拿起这本书，一起走进神秘的流体力学世界吧。

基础与应用：流体力学原理与工程实践 图书简介 本书系统阐述了流体力学的基本概念、理论框架及其在现代工程技术中的广泛应用。全书内容涵盖了从流体静力学到复杂湍流现象的各个层面，旨在为工程专业学生、科研人员以及需要掌握流体力学知识的工程师提供一部既具深度又兼顾实用性的参考教材。 第一部分：流体力学基础理论 第一章：流体与流动的基本概念 本章首先定义了流体的特性，区分了液体与气体的宏观差异，并引入了流体力学的研究范围和基本假设。重点探讨了流体的连续性假设（Continuum Hypothesis），这是后续理论推导的基石。我们详细分析了流体静力学，包括静水压力、压强测量方法（如皮托管、压力传感器原理）以及流体在重力场下的平衡条件。浮力与阿基米德定律的推导与实际应用案例，如船舶浮力计算，被置于本章的核心位置。 第二章：流体运动学 流体运动学关注描述流体运动的几何性质，而不涉及作用于流体上的力。本章引入了描述流场的基本工具：拉格朗日描述法与欧拉描述法。通过对流线、迹线和时间线概念的精确界定，读者能深刻理解流场的空间和时间特性。物质导数（Material Derivative）的推导及其在描述跟随流体质点运动中的关键作用，是本章的理论难点与重点。此外，还对流场的分类（如定常/非定常、均匀/非均匀、层流/湍流）进行了详尽的阐述。 第三章：流体动力学——控制方程 本章是全书的核心理论支柱，专注于推导描述流体运动的守恒定律：质量守恒、动量守恒和能量守恒。 质量守恒（连续性方程）： 针对不可压缩流体和可压缩流体分别给出简化形式，并探讨其在特定流动条件下的物理意义。 动量守恒（纳维-斯托克斯方程，Navier-Stokes Equations）： 详细推导了牛顿流体（牛顿定律在流体上的扩展）的纳维-斯托克斯方程组，这是描述粘性流体动力学行为的基础。方程中粘性项、压力项和惯性项的物理含义被逐一剖析。 能量守恒方程： 引入了热力学第一定律，结合流体运动，推导出适用于不同流动问题的能量方程，讨论了粘性耗散对温度场的影响。 第四章：无粘流体动力学 在忽略流体粘性影响的理想情况下，我们引入了欧拉方程（Euler Equations）。本章重点研究了伯努利原理的导出及其在理想流体中的应用。伯努利方程的严格形式和简化形式（如沿流线的形式）被详细讨论，并辅以大量如文丘里管、潜水体压强分布等经典算例。同时，本章也介绍了环量定理和库塔-茹科夫斯基定理在分析翼型升力产生机制中的初步应用。 第二部分：粘性流与边界层理论 第五章：粘性流动的相似性与量纲分析 粘性对流体流动的影响至关重要。本章首先探讨了量纲分析的方法，重点引入了雷诺数（Reynolds Number, Re）。雷诺数作为惯性力与粘性力之比的无量纲参数，被确立为判断流动特性的核心判据。通过量纲分析，我们学习如何构建物理模型与原型之间的相似性关系（如几何相似、运动学相似和动力学相似），这对于风洞试验和水池试验的设计至关重要。 第六章：边界层理论 边界层理论是现代流体力学理解实际工程问题（存在壁面效应）的关键。本章从纳维-斯托克斯方程的简化入手，导出了普朗特边界层方程。重点分析了平板上的层流边界层，应用普朗特-布拉修斯（Blasius）解析解，计算了边界层厚度、动量厚度及摩擦阻力系数。此外，本章也讨论了边界层分离的条件、影响因素以及如何通过气动外形设计来延迟或控制分离。 第七章：管流与阻力损失 本章专注于管道系统中的定常流动分析。详细分析了圆管内的层流（Hagen-Poiseuille流动）和湍流流动。对于湍流，引入了达西-魏斯巴赫公式，并使用莫迪（Moody）图来确定沿程水头损失系数，这是水力设计中的核心工具。同时，也讨论了局部阻力（如弯头、阀门）的计算方法和等效长度法。 第三部分：可压缩流与流动测量 第八章：一维可压缩流动基础 当流体速度接近声速时，流体的密度变化不能被忽略。本章引入了音速的概念，推导了等熵流动的基本关系，包括马赫数（Mach Number, Ma）。重点分析了等熵膨胀和压缩，并通过等熵关系表进行计算。拉伐尔喷管的原理及其在超音速气流产生中的作用是本章的工程应用实例。 第九章：正激波与斜激波 在可压缩流动中，激波是描述气流速度从超音速突跃至亚音速的非连续性现象。本章详细推导了正激波的$pi$关系（由马赫数定义），分析了激波前后参数的变化，强调了熵增原理在判定物理可行性中的作用。随后，引入斜激波的概念，利用$ heta-eta-M$关系图，分析了气流在二维斜面上的偏转。 第十：流体力学测量技术 准确测量流场参数是验证理论和优化设计的必要条件。本章介绍了几种主要的流场测量方法： 皮托管和静压测压技术： 结合伯努利原理，用于测量速度和压强。 风洞与水槽实验技术： 介绍模型与地面效应的考虑。 先进光学测量技术： 简要介绍粒子图像测速（PIV）和激光多普勒测速（LDV）的基本原理，它们在捕捉复杂流动细节方面的优势。 第四部分：多维流动与高级主题 第十一章：流体与物体的相互作用——外流场 本章将前述理论应用于物体表面的流动，重点关注流体对物体产生的力和力矩。详细讨论了阻力（Drag）和升力（Lift）的来源，区分了压差阻力和摩擦阻力。对机翼和叶片外形的升力线理论进行初步介绍，帮助理解升力是如何通过压力分布产生的。 第十二章：湍流流动导论 湍流是自然界和工程中最常见的流动形态，其随机性和高度非线性使其难以精确求解。本章着重介绍湍流流动的统计特性，如平均量和脉动量的概念。引入了雷诺应力，并探讨了几种常用的湍流模型：雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程的提出，以及 $k-epsilon$ 和 $k-omega$ 模型的应用场景和局限性。 结语 本书力求在理论的严谨性与工程的实用性之间找到最佳平衡点。通过大量的例题和习题，读者将被引导逐步掌握从基本原理到复杂工程问题的分析与求解能力。掌握这些流体力学知识，是从事航空航天、土木水利、机械设计及过程工程等领域工作的必备基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一名热爱物理的读者，我一直在寻找能够将抽象概念具象化、让枯燥理论变得生动有趣的科普读物。《漫画流体力学》这本书，虽然我还没来得及深入翻阅，但光是听书名就已经激发了我极大的好奇心。流体力学，这听起来就充满力量和动感的学科，常常出现在各种科学报道和工程案例中，但其背后的数学原理和物理机制往往让普通读者望而却步。想象一下，如果能用轻松有趣的漫画形式来解析空气动力学原理，解释水的流动特性，甚至揭示宇宙中气体星系的形成奥秘，那该是多么令人兴奋的事情！我特别期待书中能够通过各种生动的图画和简洁易懂的语言，来展示那些在教科书中出现的复杂的方程是如何映射到现实世界中的。比如，如何用漫画的方式来解释伯努利原理在飞机起飞中的作用，或者在日常生活中的各种应用，例如为什么河流会形成漩涡，或者我们吹气球时气球会膨胀的内在逻辑。这本书的出现，无疑为我这样希望在业余时间拓展物理知识边界的读者提供了一个绝佳的途径。我设想，书中的每一个漫画形象都可能是某个物理概念的化身，每一次情节的展开都蕴含着深刻的流体动力学知识。这不仅仅是一本书，更像是一个可以随时随地进行科学探索的伙伴，让流体力学不再是冰冷的公式，而是充满生命力的鲜活画面。

评分☆☆☆☆☆

作为一名业余的绘画爱好者，我一直对如何将三维的物体和运动过程用二维的画面表现出来感到着迷。流体力学，作为一门研究动态过程的学科，其视觉表现力是其吸引力的重要组成部分。我了解到《漫画流体力学》这本书，立刻联想到了它可能带来的视觉冲击力。我期待书中能够通过各种风格各异的漫画插画，将流体运动的复杂性和美感淋漓尽致地展现出来。我想象，书中可能会用流畅的线条来描绘空气的湍流，用细腻的笔触来刻画水波的涟漪，甚至用抽象的色块来表现气压分布。尤其是在讲解那些涉及速度、加速度、方向等变量的流体运动时，我期待看到作者如何巧妙地运用漫画的语言，比如箭头、速度线、甚至是变形的夸张手法，来清晰地传达这些信息。我也希望书中能够有一些“静止”的画面，但这些画面却能蕴含着即将爆发的“动感”，比如一滴水即将滴落时的瞬间，或者一股气流即将形成漩涡的前兆。这本书对我来说，不仅是学习流体力学知识的机会，更是一次学习如何用视觉语言去表达复杂科学概念的范本。我渴望从中汲取灵感，将这种漫画式的表现手法融入到我自己的绘画创作中。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在校的工科学生，虽然专业课程涉及流体力学，但坦白说，很多时候教材上的公式推导和理论讲解都显得过于严谨和枯燥，容易让人产生畏难情绪，甚至影响到对这门学科的兴趣。最近听说有本叫做《漫画流体力学》的书，名字听起来就很吸引人。我脑海里立刻浮现出一种可能性：将原本晦涩难懂的流体运动原理，通过一系列富有想象力的漫画场景和角色，以一种更加直观、生动的方式呈现出来。我非常好奇这本书是如何处理那些关键的概念，比如粘性、压力梯度、层流与湍流的区分，甚至是马赫数和声速的影响。会不会有这样一个场景：一个拟人化的水滴在管道中穿行，时而平缓如丝（层流），时而搅动翻滚（湍流），而一个“粘性”小怪兽则紧紧地附着在管道壁上，影响着水滴的运动？再比如，飞机在天空中翱翔的奥秘，是否会通过一个英勇的“伯努利”先生和他的“升力”助手来揭示？我对书中的插画风格和故事性充满了期待，希望它能够像一个耐心的老师，用一种轻松幽默的方式，一点点瓦解我对流体力学的“恐惧”，并点燃我对这门学科的探索热情。我希望这本书能够帮助我建立起对流体力学现象更深刻的直观认识，从而更好地理解和应用相关的工程理论。

评分☆☆☆☆☆

我是一名科幻迷，在阅读很多科幻作品时，常常会遇到与流体力学相关的设定，比如超光速飞船的空气动力学设计，行星大气层的气流模拟，甚至是黑洞周围物质的吸积盘。这些设定虽然在小说中被描绘得天花乱坠，但其背后往往有着严谨的科学原理。《漫画流体力学》这本书，我预感它将是连接科幻想象与科学现实的一座桥梁。我非常期待书中能以漫画的形式，展现一些极具想象力的流体场景。比如，如何模拟外星行星上奇特的风暴现象，或者解释行星际空间中星际介质的流动规律。我设想，书中可能会出现一个角色，他能够“看到”空气的流动轨迹，并将其转化为可爱的漫画线条。或者，在讲解导航控制时，是否会以漫画的方式展示如何通过调整喷气引擎的推力来改变飞船的速度和方向，而这些调整又如何影响周围的气体流场。我希望这本书能够提供一种新的视角，让我能够更加深入地理解那些在科幻作品中闪耀的科学概念，并且在今后的阅读中，能够一眼洞察其背后的流体力学原理。这不仅仅是学习知识，更是一种提升阅读体验、丰富想象力的过程。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对自然现象充满好奇的普通读者，我总是对那些我们习以为常却又难以解释的规律感到着迷。《漫画流体力学》这个书名，瞬间就击中了我的点。我常常会思考，为什么风能够吹动船帆，为什么水可以滋养万物，为什么云朵能够飘浮在空中，甚至为什么我们咳嗽或打喷嚏时会产生一系列看不见的“流”。流体力学，这门研究液体和气体运动的学科，在我眼中一直充满了神秘感。我猜想，这本书的作者一定是一位非常有才华的科普作家和插画师。我期待它能通过生动有趣的漫画，将这些复杂的物理过程变得易于理解。比如，在讲解表面张力时，是否会画一个可爱的小水珠，如何因为“自己”想要保持最小表面积而变成球形？在解释压力差时，是否会有一个“高压区”和“低压区”的形象比喻，它们像两股无形的力量在推动着流体运动？我尤其希望书中能够涉及一些与生活息息相关的例子，比如讲解水龙头滴水时的形态变化，或者分析风力发电机的叶片为什么能够有效捕捉风能。这本书不应仅仅是理论的堆砌，更应该是一场视觉和思维的盛宴，让读者在轻松愉快的阅读中，领略到流体力学在自然界和人类社会中的普遍存在和重要作用。