普通高等教育“十二五”规划教材：高等工程流体力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

王松岭 编

图书标签:

• 流体力学
• 高等工程流体力学
• 十二五规划教材
• 工科教材
• 大学教材
• 工程教育
• 流体动力学
• 流体静力学
• 传热学
• 机械工程

出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787512319639

版次：1

商品编码：10850111

包装：平装

开本：16开

出版时间：2011-09-01

用纸：胶版纸

页数：220

字数：345000

正文语种：中文

内容简介

《普通高等教育“十二五”规划教材：高等工程流体力学》为工科硕士研究生的专业基础课教材，内容选择参照了国务院学位委员会编写的《动力工程及工程热物理学科综合水平全国统一考试大纲及指南》中关于“高等流体力学”部分的内容要求，同时根据编者多年的教学经验做了适当调整。
本书共分八章，主要包括流体力学的基本概念、流体力学基本方程、纳维。斯托克斯方程的解、流体的旋涡运动、理想不可压缩流体无旋运动、黏性不可压缩流体的紊流运动、不可压缩流体二维边界层、气体动力学基础。考虑到教学内容应在本科工程流体力学的基础上，因此在选材上有恰当的分工和衔接，同时限于篇幅，有些内容没有深入展开。另外，阅读本书所需的某些数学知识及某些拓展性知识已编入了附录，供读者使用和参考。
本书可作为能源动力、环境工程、水利、机械、化工等专业的硕士研究生教材，也可供相关专业的教师、工程技术人员阅读和参考。

目录

前言
第一章 流体力学的基本概念
第一节 描述流体运动的两种方法
第二节 速度分解定理
第三节 变形速度张量
第四节 应力张量
第五节 本构方程
第六节 旋涡运动的基本概念
习题

第二章 流体力学基本方程
第一节 雷诺输运定理
第二节 连续方程
第三节 运动方程
第四节 能量方程
第五节 流体力学方程组及定解条件
习题

第三章 纳维一斯托克斯方程的解
第一节 黏性流动的相似和无量纲参数
第二节 平行定常流动
第三节 平行非定常流动
第四节 低雷诺数流动
第五节 楔形区域的流动
第六节 沿有吹吸作用的壁面上的流动
习题

第四章 流体的旋涡运动
第一节 涡量动力学方程
第二节 凯尔文定理和拉格朗日定理
第三节 涡线及涡管强度保持性定理
第四节 黏性流体中旋涡的扩散性
第五节 旋涡场感应的速度场
习题

第五章 理想不可压缩流体无旋运动
第一节 基本方程组及其性质

前言/序言

《应用流体力学前沿探索》 ——面向工程实践与创新研究的深度解析 --- 内容概述 本书《应用流体力学前沿探索》 旨在为高等工科院校的教师、研究生以及从事工程设计与研发的工程师提供一个聚焦于现代流体力学理论在工程领域交叉应用与最新发展趋势的权威参考。不同于侧重基础理论推导和传统单元操作的经典教材，本书将视角聚焦于当前工程挑战中最迫切需要解决的复杂流态问题，强调从多尺度、多物理场耦合的角度理解和模拟流体行为。 全书结构设计，紧密围绕“应用”与“前沿”两大核心，共分为七大部分，近三十章内容，内容深度适中，既保证了理论的严谨性，又兼顾了工程应用的直观性。 --- 第一部分：复杂流体本构关系与新型介质（约 250 字） 本部分着重探讨经典牛顿流体模型在面对现代工程材料时的局限性，从而引入非牛顿流体、磁流体力学、电活性流体等前沿介质的本构关系与本构方程的建立。 我们详细分析了剪切变稀、剪切增稠、粘弹性流体在诸如钻井泥浆、生物制药、高分子加工过程中的流动特性。特别地，对布氏粘性模型、幂律模型以及卡罗-扎格尔模型在不同应力状态下的适用性进行了对比分析。此外，针对高温、高压或强电磁场环境下的流体行为，本书阐述了电磁耦合项在 Navier-Stokes 方程组中的引入和求解策略，为等离子体工程、核聚变相关研究提供了必要的理论基础。这一部分的探讨旨在拓宽读者对“流体”这一概念的理解，使其能够驾驭更具挑战性的工程介质。 --- 第二部分：湍流模型的深度剖析与工程校验（约 300 字） 湍流仍然是流体力学工程应用中的核心难题。本部分摒弃对标准 $k-epsilon$ 和 $k-omega$ 模型的泛泛介绍，转而深入探讨高精度湍流模型在复杂几何和强旋涡区的性能瓶颈。 重点章节包括 SST (Shear Stress Transport) 模型的精确推导及其在壁面附近流动分离预测上的优势；对 雷诺应力模型 (RSM) 在非均匀流场中的应用限制与改进方向的论述。更重要的是，本部分引入了混合 RANS/LES (大涡模拟) 方法，如混合 RANS/LES 混合模型的构建思路，及其在航空发动机燃烧室、大型水轮机尾流预测中的实际应用案例分析。我们还详细讨论了湍流边界条件对模拟结果敏感性的影响，并给出了针对特定工程问题的湍流模型选择与参数标定的实用指南。 --- 第三部分：多相流与界面动力学（约 350 字） 多相流是化工、能源和环境工程中普遍存在的现象。本书对多相流的描述，侧重于气-液、液-固、气-液-固三相体系的界面演化与相间作用力。 在气液两相流方面，我们深入研究了气泡的动力学行为，包括气泡的破碎、聚并过程，并利用相场法 (Phase Field Method) 和水平集方法 (Level Set Method) 对复杂界面输运进行高分辨率模拟。对于液固两相流，重点分析了颗粒在剪切流场中的运动轨迹预测（DPM 模型），以及颗粒-颗粒碰撞模型（如基于离散元法的接触模型）的修正。 此外，本书专门辟出章节探讨界面张力的非均匀性效应，例如在表面活性剂存在下的流动行为，以及微重力或强表面张力主导下的微尺度多相流现象（如微流控芯片中的液滴生成与输运），为生物医学工程和微纳系统设计提供理论支撑。 --- 第四部分：高效传热与热声耦合现象（约 250 字） 传热问题在现代工程中往往与流场、声场紧密耦合。本部分超越了传统的对流换热系数计算，关注非均匀加热条件下的流动响应。 详细介绍了热声耦合的物理机制，特别是在燃气轮机、火箭发动机喷口附近的声学振荡对传热边界层的影响。在数值方法上，本书展示了如何利用大涡模拟 (LES) 结合能量方程的求解，准确捕捉湍流脉动引起的瞬态热边界层变化。此外，针对纳米流体在高效散热中的应用前景，我们探讨了纳米颗粒浓度、尺寸分布对流体有效热导率的修正模型，并将其嵌入到实际换热器设计的 CFD 流程中。 --- 第五部分：基于计算的流体力学 (CFD) 算法前沿（约 200 字） 本部分不重复介绍有限体积法的基本原理，而是聚焦于提升 CFD 求解效率和精度的现代算法。 探讨了基于图的方法 (Mesh-Free Methods)，如光滑粒子流体动力学 (SPH) 在处理大变形和自由表面问题上的优势；以及高阶精度有限元/有限体积方法在处理非结构化网格上的发展，特别是迎风格式在高马赫数流场中的稳定性改进。针对瞬态问题的求解，本书详细对比了全隐式、半隐式（如 PISO/SIMPLEC 算法的变体）的收敛特性与计算成本，旨在指导工程师在资源受限条件下做出最优的数值方案选择。 --- 第六部分：流动控制与优化设计（约 150 字） 本部分强调如何利用流体力学知识来主动干预和改善工程流动。 重点讲解了主动流动控制技术，如等离子体激励器 (Plasma Actuators) 对翼型边界层再附着的精确控制机制；以及被动控制结构（如等离子体喷流、小型的非互通性结构）的设计原则。在设计优化方面，本书展示了如何将伴随场方法 (Adjoint Method) 与 CFD 求解器集成，实现对复杂几何形状（如涡轮叶片、管道弯头）的迭代式气动/水力效率优化。 --- 第七部分：数据驱动的流体力学（约 100 字） 作为最后的展望，本部分引入了 机器学习 (ML) 在流体力学分析中的新兴应用。 内容包括：利用深度学习从高维 CFD 结果中提取低维流场特征（降维）；利用神经网络替代传统湍流模型中的闭合项 (Closure Term)；以及利用PINNs (Physics-Informed Neural Networks) 在缺乏完整边界条件信息时，实现对流场参数的反演。这部分内容为未来流体力学研究指明了跨学科融合的方向。 --- 总结： 《应用流体力学前沿探索》 提供的是一套面向复杂工程应用、强调多物理场耦合、聚焦于现代数值方法与数据科学交叉点的知识体系。它为专业读者提供了从理论深化到工程实践的阶梯，是理解当前高端流体力学研究热点与未来发展趋势的必备参考书。本书内容高度专业化，紧密结合了近十年来的国际顶级期刊研究成果。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在职工程师，经常需要处理涉及流体输送和换热的工程问题，所以对流体力学的实践应用非常关注。这次接触到这本《高等工程流体力学》，我可以说，它在理论深度和工程应用之间找到了一个非常好的平衡点。书中不仅覆盖了经典的纳维-斯托克斯方程及其近似解法，还花了相当大的篇幅探讨了湍流模型和数值计算方法。这一点对我尤其重要，因为在实际工程中，很多流动都是非线性的湍流，精确求解极其困难，掌握这些模型和方法，能够帮助我更好地理解和模拟复杂的工程流动。更让我眼前一亮的是，书中列举了许多与实际工程紧密相关的案例，比如管道流、泵和风机设计、以及热交换器的优化等等。这些案例都不仅仅是数学问题的罗列，而是深入剖析了流体力学原理如何在这些工程设备中发挥作用，以及如何通过流体力学的知识来解决实际问题，提升设备性能。我甚至觉得，这本书可以作为工程师的案头参考书，当我遇到具体的流体问题时，可以快速找到相关的理论和方法。作者在书中也强调了模型选择的合理性和数值计算的误差分析，这对于我们进行工程设计和决策至关重要。

评分☆☆☆☆☆

作为一名即将毕业的工科硕士生，我在毕业论文的研究过程中，不可避免地需要用到大量的流体力学知识，尤其是关于数值模拟和实验验证的部分。这本《高等工程流体力学》可以说是我近期学习过程中最重要的参考资料之一。书中关于计算流体动力学（CFD）方法的介绍，从基本算法的原理到常用的数值格式，都有着非常系统和详尽的论述。作者在讲解数值离散、求解方法以及边界条件处理时，都考虑到了工程实践中的一些细节问题，这对于我进行数值模拟的实际操作提供了极大的便利。更重要的是，书中还强调了实验验证的重要性，并介绍了一些常见的实验技术和数据处理方法，这有助于我将理论计算结果与实际情况进行对比，从而更全面地评估研究的可靠性。我尤其欣赏的是，书中在介绍各种理论和方法时，会经常引用一些经典的科研文献和实际工程案例，这让我能够清晰地看到这些知识是如何在学术界和工业界得到应用的，同时也为我后续进一步的文献调研指明了方向。这本书无疑为我攻克毕业论文的研究难题提供了坚实的理论支撑和实践指导。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对工程技术充满好奇心的技术爱好者，平时喜欢阅读一些与工程相关的书籍，来拓宽自己的视野。这次偶然翻阅到这本《高等工程流体力学》，我感觉它虽然是一本专业教材，但其内容还是有相当一部分是可以让我这样的普通读者理解并从中受益的。比如，书中关于空气动力学的一些基础介绍，我读起来就津津有味。那些关于飞机是如何产生升力的原理，以及各种翼型的设计是如何影响飞行性能的讲解，都让我对日常生活中的一些现象有了更深的理解。我还特别喜欢书中关于水利工程和船舶工程的一些章节，那些关于水流速度、压力分布以及如何设计更有效率的水道和船体的讲解，都让我觉得工程流体力学离我们的生活并不遥远。虽然有些章节涉及到的数学公式我可能无法完全理解，但作者通过大量的图示和形象的比喻，已经尽量地将复杂的概念变得生动有趣。我甚至可以想象，如果我以后有机会从事相关领域的工作，这本书一定能成为我宝贵的知识财富。总的来说，它是一本既有深度又不失趣味性的工程技术读物。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我是一名基础学科的研究生，平时的研究方向会涉及到一些更前沿的流体力学问题，比如非牛顿流体、多相流以及微尺度流动等等。对于我来说，一本好的教材，不仅要打牢基础，更要能提供一个深入探索的起点。而这本《高等工程流体力学》，恰恰在这方面做得非常出色。虽然它是一本“高等”教材，但作者在基础概念的讲解上依然十分扎实，这让我在回顾和巩固知识的同时，也能为更深入的研究打下坚实基础。书中对于一些复杂流动现象的描述，例如涡动力学、激波等，都做到了深入浅出，既有严谨的理论推导，又有清晰的物理图像。我尤其欣赏的是，书中在介绍一些复杂理论时，会适当地引用一些最新的研究成果和发展趋势，这让我对整个学科的前沿有了更清晰的认识。虽然书中对于最前沿的理论涉及可能不如专门的学术专著那样详细，但它提供了一个很好的框架和方向，引导我去进一步查阅相关的文献。而且，书中对于一些数学工具的应用，比如张量分析、傅里叶变换等，都有比较充分的铺垫，这对于我这样的研究者来说，能够更有效地掌握和运用这些工具。

评分☆☆☆☆☆

这本《高等工程流体力学》教材，我真是从心底里感到惊喜。作为一名刚步入工程领域的学生，之前对流体力学总是有点畏惧，感觉公式繁多，概念抽象，很难抓住重点。但这本书的出现，就像一盏明灯，照亮了我学习的道路。首先，它的编排逻辑非常清晰，从最基础的流体性质讲起，循序渐进地深入到各种复杂的流动现象。书中大量的插图和案例分析，将原本抽象的理论具象化，让我能够更直观地理解动量守恒、能量守恒这些核心概念。比如，在讲解边界层理论的时候，作者并没有直接抛出复杂的数学推导，而是通过分析飞机机翼上方的气流，生动地展示了边界层是如何形成的，以及它对升力产生的重要性。这一点我特别喜欢，因为我不是那种只喜欢背公式的人，我更希望理解“为什么”。而且，书中的语言表达非常精炼，一点也不拖泥带水，但又不会显得生硬，读起来很顺畅。很多关键的公式和定理，都会配有详细的推导过程，并且会强调其物理意义，这对于我这样的初学者来说，无疑是巨大的帮助。我甚至觉得，这本书不仅仅是教材，更像是一位经验丰富的老师，耐心地引导我一步步解开流体力学的奥秘。