高等工程流體力學/“十三五”普通高等教育規(guī)劃教材
定 價:36 元
叢書名:“十三五”普通高等教育規(guī)劃教材
- 作者:張曉東 著
- 出版時間:2019/9/1
- ISBN:9787519836306
- 出 版 社:中國電力出版社
- 中圖法分類:TB126
- 頁碼:191
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
《高等工程流體力學/“十三五”普通高等教育規(guī)劃教材》以流體力學的物理現(xiàn)象為重點,側重于物理現(xiàn)象、流動過程的數(shù)學描述,以及從物理現(xiàn)象、流動過程的角度理解和掌握流體力學的數(shù)學方程,旨在培養(yǎng)碩士研究生的思維能力和科研能力。全書共九章,主要包括流體力學的數(shù)學基礎、流體的物理性質、流體運動學、流體動力學的基本方程、理想流體動力學、氣體動力學基礎、流動的穩(wěn)定性問題、湍流、大氣邊界層流動。
《高等工程流體力學/“十三五”普通高等教育規(guī)劃教材》可作為能源動力類、機械類、核工程類、環(huán)境科學與工程類等相關專業(yè)的碩士、博士研究生的學習參考書,也可供相關專業(yè)的教師和科研、工程技術人員參考。
流體力學是經(jīng)典力學的一個分支,主要研究流體運動的規(guī)律以及在流動或靜止的狀態(tài)下,流體與固體界面之間的相互作用。
流體力學是一門古老的學科,是理工科院校的一門經(jīng)典課程。同時,流體力學也是持續(xù)活躍的研究領域,我們每天都會遇到的湍流現(xiàn)象,被認為是經(jīng)典物理學中最后一個沒有解決的問題,以納維(Navier,18 21)和斯托克斯(Stokes,1845)為代表的學者提出的流體力學微分型控制方程(N-S方程),是到目前尚未被完全求解的方程。因此傳統(tǒng)的流體力學一直沿著兩個方向發(fā)展,一個是理論流體力學,是以物理學基本定律和流體力學基本方程為基礎開展演繹推理研究;另一個是實驗流體力學,基于相似原理、量綱分析等理論,通過原型或模型實驗開展研究。在航空航天、車輛工程、船舶工程以及風工程等領域,現(xiàn)代化的大型風洞、水洞、水槽等仍然是重要的研究設施。從20世紀60年代中期開始,隨著計算機技術的快速發(fā)展,計算流體力學(computational fluid dynamics,CFD)技術開始興起,現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應用于流體工程的各個領域,可以看作是流體力學的第三個研究方向。計算流體力學有時也被稱作是流體力學問題的“計算機實驗”“數(shù)值模擬”,有些情況下已經(jīng)可以取代物理模型實驗,甚至優(yōu)于模型實驗的效果。計算流體力學也可看作是理論流體力學或與計算數(shù)學和計算機科學的結合,是用來求解無法獲得解析解的流體力學微分方程組的一種近似求解方法。理論流體力學、實驗流體力學和計算流體力學是相互聯(lián)系相互補充的,而理論研究是我們學習和應用流體力學分析、解決工程問題的基礎。
流體力學在能源動力、機械工程、航空航天、環(huán)境工程、大氣與海洋科學、化學工程、生物醫(yī)學等領域都有重要的應用。本書面向非流體力學專業(yè)的一般工程領域的流體力學應用。流體力學中的數(shù)學表達具有一定的復雜性,很多工科學生會覺得理解和推導上有一定難度,本書力求降低讀者的理解難度,將描述流動現(xiàn)象的數(shù)學表達解釋清楚。數(shù)學是流體力學理論研究的重要工具,本書介紹的數(shù)學表達式都是基本原理、物理現(xiàn)象和流動過程的表述方式。內(nèi)容著重于建立思考流場運動的空間思維方式,側重于基本物理現(xiàn)象、流動過程的數(shù)學描述,以及從物理現(xiàn)象、流動過程的角度理解和掌握流體力學的數(shù)學方程。用數(shù)學的方式思考流體流動現(xiàn)象和從物理的角度理解流體力學的數(shù)學表達,也是研究生階段培養(yǎng)科研能力的基本內(nèi)容之一。
本書承蒙華北電力大學葉學民教授審閱,葉教授提出了很多寶貴的意見和建議,在此表示衷心的感謝。
前言
緒論
第一章 場論和張量初步
第一節(jié) 場的概念
第二節(jié) 方向導數(shù)和梯度
第三節(jié) 散度、奧高定理
第四節(jié) 旋度、斯托克斯定理
第五節(jié) 微分算子
第六節(jié) 張量表示法
第七節(jié) 正交曲線坐標系
第八節(jié) 張量的一般定義
第九節(jié) 張量的運算
第十節(jié) 二階張量
習題
第二章 流體的物理性質
第一節(jié) 流體的連續(xù)介質模型
第二節(jié) 作用在流體上的力
第三節(jié) 一點的應力張量
第四節(jié) 流體的壓縮性和熱膨脹性
第五節(jié) 流體的輸運現(xiàn)象
第六節(jié) 流體的界面現(xiàn)象和性質
第七節(jié) 層結流體的穩(wěn)定性
習題
第三章 流體運動學
第一節(jié) 描述流體運動的方法
第二節(jié) 流場的幾何描述
第三節(jié) 質點加速度公式和質點導數(shù)
第四節(jié) 流體微團的運動分析
第五節(jié) 流場的旋度
第六節(jié) 應力張量與應變率張量之間的關系——本構方程
習題
第四章 流體動力學的基本方程
第一節(jié) 雷諾輸運公式
第二節(jié) 積分型控制方程
第三節(jié) 定常流中的幾個常用公式
第四節(jié) 積分型方程應用舉例
第五節(jié) 微分型控制方程
第六節(jié) 幾種形式的微分型控制方程
第七節(jié) 流體力學問題的理論模型
習題
第五章 理想流體動力學
第一節(jié) 理想流體動力學基本方程
第二節(jié) 理想流體在勢力場中運動的主要性質
第三節(jié) 理想不可壓縮無旋運動的速度勢函數(shù)
第四節(jié) 沿流線的歐拉運動方程
習題
第六章 氣體動力學基礎
第一節(jié) 氣體動力學基本方程
第二節(jié) 聲傳播方程和馬赫數(shù)
第三節(jié) 理想完全氣體等熵流動的主要性質
第四節(jié) 激波理論及應用
第五節(jié) 膨脹波
第六節(jié) 完全氣體在變截面絕熱管內(nèi)的準一維定常流動
第七章 流動穩(wěn)定性
第一節(jié) 研究穩(wěn)定性的方法
第二節(jié) 開爾文一亥姆霍茲穩(wěn)定性問題
第三節(jié) 對流不穩(wěn)定性
第四節(jié) 熱不穩(wěn)定性一貝納德問題
第五節(jié) 平行流線性穩(wěn)定性理論(Orr - Sommerfeld方程)
第八章 黏性不可壓縮流體的湍流運動
第一節(jié) 湍流現(xiàn)象
第二節(jié) 湍流參數(shù)的描述
第三節(jié) N-S方程的平均化
第四節(jié) 湍流的能量級聯(lián)和譜分布
第五節(jié) 雷諾時均方程的封閉模式
第九章 大氣邊界層的基本理論
第一節(jié) 大氣邊界層內(nèi)的壓強和溫度廓線
第二節(jié) 位溫與浮力作用
第三節(jié) 大氣邊界層的穩(wěn)定性
第四節(jié) 流動與受力分析
第五節(jié) 對數(shù)風廓線模型
第六節(jié) 風廓線模型的其他問題
附錄 習題答案
參考文獻