流體力學

前言

2008年是中國科學技術大學建校五十周年，為了反映五十年來辦學理念和特色，集中展示學校教材建設的成果，學校決定組織編寫出版代表學校教學水平的精品教材系列，在各方的共同努力下，共組織選題281種，經過多輪、嚴格的評審，最后確定50種入選精品教材系列。1958年學校成立之時，教員大部分都來自中國科學院的各個研究所，作為各個研究所的科研人員，他們到學校后保持了教學的同時又作研究的傳統(tǒng)，同時，根據(jù)“全院辦校，所系結合”的原則，科學院各個研究所在科研第一線工作的杰出科學家也參與學校的教學，為本科生授課，將最新的科研成果融入到教學中，五十年來，外界環(huán)境和內在條件都發(fā)生了很大變化，但學校以教學為主、教學與科研相結合的方針沒有變，正因為堅持了科學與技術相結合、理論與實踐相結合、教學與科研相結合的方針，并形成了優(yōu)良的傳統(tǒng)，才培養(yǎng)出了一批又一批高質量的人才。學校非常重視基礎課教學和專業(yè)基礎課教學的傳統(tǒng)，也是她特別成功的原因之一，當今社會，科技發(fā)展突飛猛進、科技成果日新月異，沒有扎實的基礎知識，很難在科學技術研究中作出重大貢獻，建校之初，華羅庚、吳有訓、嚴濟慈等老一輩科學家、教育家就身體力行，親自為本科生講授基礎課，他們以淵博的學識、精湛的講課藝術、高尚的師德，帶出一批又一批杰出的年輕教員，培養(yǎng)了一屆又一屆優(yōu)秀學生，這次入選校慶精品教材的絕大部分是本科生基礎課或專業(yè)基礎課的教材，其作者大多直接或間接受到過這些老一輩科學家、教育家的教誨和影響，因此在教材中也貫穿著這些先輩的教育教學理念與科學探索精神。

內容概要

　　可作為大學生和研究生的教學用書，對廣大的力學和科學技術人員，也是一本有用的參考書。作者參照中國科學技術大學近代力學系的本科生和研究生流體力學課程教學大綱，同時也考慮到國內理工科大學的教學需要編寫成此書.其論述的邏輯和方法，應較接近于理論物理和應用數(shù)學書籍的類型和風格.和早期的流體力學教材相比，《流體力學（第2版）》加強了“黏性流”、“非定常流”、“流動穩(wěn)定性和湍流及其數(shù)值模擬”等近代流體力學的內容，并適當介紹了一些當代的科研成果?！　∪珪卜质?前三章為基本概念和基本力學定律在流體力學中的數(shù)學表述形式.第4章到第7章介紹了各類簡單流動的數(shù)學解法及其所揭示的基本流動規(guī)律.最后五章介紹了幾類復雜流動及其研究方法?！　　读黧w力學（第2版）》假定讀者具有高等微積分、矢量分析、微分方程和復變函數(shù)論等基礎數(shù)學知識.為了敘述方便，《流體力學（第2版）》也采用了笛卡兒張量和正交曲線坐標系.對這兩部分內容，《流體力學（第2版）》各加了一個附錄。

書籍目錄

總序第2版 前言第1版 前言第1章 引論1.1 流體力學的研究對象和研究方法1.2 物質結構和連續(xù)介質假設1.3 應力張量1.4 熱力學基礎附錄1笛卡兒(Cartesian)張量第2章 流體運動學2.1 流體運動的描述2.2 速度分解定理·渦量和應變速率2.3 由渦量和體積應變速率確定速度場2.4 渦線·渦管·渦絲·渦層2.5 無源無旋流動解的確定性問題2.6 無源無旋流的基本解和迭加原理第3章 流體力學基本方程3.1 連續(xù)性方程3.2 流體的動量方程3.3 流體的能量方程3.4 流體的輸運特性和本構方程3.5 流體力學方程組和邊界條件3.6 流體的靜力平衡附錄2正交曲線坐標系第4章 黏性流體的不可壓縮流動4.1 不可壓縮流動4.2 定常的平行剪切流動4.3 非定常的平行剪切流動4.4 圓對稱的平面黏性流動4.5 幾種非線性黏性流問題的精確解4.6 黏性流動的相似律4.7 小雷諾(Reynolds)數(shù)黏性流動附錄3量綱分析法第5章 無黏流體動力學的一般理論5.1 無黏流動的運動方程組5.2 伯努利(Bernoulli)方程5.3 開爾文(Kelvin)速度環(huán)量守恒和赫姆霍茲(Helmholtz)渦量定理5.4 無黏流渦量動力學方程第6章 不可壓縮無旋流動6.1 不可壓縮無旋流動的一般特性6.2 基本流·圓柱的位勢繞流6.3 保角變換6.4 作用在平動柱體上的力和力矩6.5 二維翼型·庫塔(Kutta)條件6.6 不可壓縮軸對稱無旋流動6.7 無界流體中運動物體引起的無旋流動6.8 自由流線理論6.9 薄翼近似理論6.1 0非定常二維機翼理論第7章 不可壓縮流體的波動7.1 表面重力波7.2 平面單色波7.3 水波的色散和群速度：7.4 表面張力波7.5 分層流體中的重力內波7.6 非線性水波理論簡介第8章 旋渦運動8.1 渦量場演化的物理機制8.2 渦量沿壁面的產生和黏性擴散8.3 幾種基本的旋渦運動8.4 二維點渦系運動8.5 渦列和卡門(Karman)渦街8.6 三維渦絲的自誘導運動8.7 機翼的渦系8.8 地轉運動第9章 層流邊界層理論9.1 層流邊界層方程9.2 平板邊界層9.3 相似性解9.4 邊界層方程的近似解法9.5 高階邊界層理論——匹配漸近展開簡介9.6 二維定常邊界層分離9.7 二維層流射流·自由剪切層·跡9.8 非定常層流邊界層第10章 流動穩(wěn)定性10.1 流動穩(wěn)定性的一般表述10.2 Kelvin-HeImholtz不穩(wěn)定性10.3 平行剪切流的穩(wěn)定性10.4 離心不穩(wěn)定性和熱不穩(wěn)定性10.5 非線性、分叉和混沌10.6 從層流向湍流的轉捩第11章 湍流概論11.1 Reyno1ds的管流實驗·層流和湍流11.2 雷諾方程11.3 湍流的半經驗理論11.4 湍流邊界層11.5 湍流的統(tǒng)計理論11.6 湍流的高級數(shù)值模擬第12章 無黏可壓縮流動12.1 聲波12.2 一維可壓縮定常流12.3 一維可壓縮非定常流12.4 激波和膨脹波12.5 亞、跨、超聲速小擾動勢流近似方程及其相似律習題參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：流體是這樣一種變形體，當對它施加剪切外力時，不論此外力如何之小，它總會發(fā)生變形，并且將不斷地繼續(xù)變形下去，這種不斷繼續(xù)變形的運動，就稱為流動，所以，流體就是在剪切外力作用下會發(fā)生流動的物體，它不能在承受剪切力的同時，使自己保持靜止狀態(tài)，顧名思義，流體力學就是研究流體的機械運動和力的作用規(guī)律的科學，固體對外力的響應則采取另外一種方式，當施加一定的外力時，固體也要發(fā)生變形；但變形量達到一定程度，其內部的變形抗力就會阻止固體繼續(xù)變形，因此，固體不呈現(xiàn)流動性。應當指出，上面所說的外力著重是指和物體表面相切的力，而不是和表面正交的法向力，受到法向外力的作用，流體的體積將可能發(fā)生改變；在這方面，它和固體有著相似的力學特性，即它們都呈現(xiàn)體積彈性，也稱之為可壓縮性。這樣，我們就在質點和剛體之外，引進了兩個新的力學模型，流體和固體，它們有著完全確定而又互不相同的力學特性，實踐表明，和人類生活關系密切的大量物質，都呈現(xiàn)出流體或固體的力學特性，例如，水、空氣、酒精和許多油類，都是典型的流體；而常溫下的鋼鐵、巖石、玻璃、陶瓷等都是固體，因此，建立在這兩種模型之上的流體力學和固體力學，有著相當廣泛的適用性。但是，不能忽視的是，流體和固體的概念同樣也具有局限性，不能認為引進流體和固體的概念后，力學模型就完備無缺了，實際上就有一些客體，既不能用流體也不能用固體來表述它們的力學性質，比如，有些樹膠和油漆，長期靜置后，會呈現(xiàn)固體的力學性態(tài)；如果加以搖晃或攪拌，就又顯示出流動性，更有甚者，某些高分子聚合物竟同時呈現(xiàn)流體和固體雙重力學特性，對于這些物質，力學上就只能另提新的模型來描述它們了，于是也就有了黏彈體、黏塑體等概念，出現(xiàn)了黏彈性力學和黏塑性力學等新的變形體力學分支。

編輯推薦

《流體力學(第2版)》是由中國科學技術大學出版社出版的。

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