空化基礎 [Fudnamentals of Cavitation] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[法] 讓-皮埃爾·佛朗（Jean-Pierre Franc） 著，宋雲露，馮光 譯

圖書標籤:

• 空化
• 流體力學
• 物理
• 工程
• 材料
• 聲學
• 振動
• 腐蝕
• 泵
• 水力機械

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118105759

版次：1

商品編碼：12254472

包裝：精裝

叢書名： 科工精譯

外文名稱：Fudnamentals of Cavitation

開本：16開

齣版時間：2017-05-01

用紙：膠版紙

頁數：245

字數：333000

正文語種：中文

內容簡介

　　《空化基礎》論述瞭發生在流動液體中所有類型的空化，包括泡空化（在*簡單情況下就是球泡）、片空化、超空化和通氣超空化、在剪切和漩渦流動中的空化以及其它類型。主要內容涵蓋瞭空化起始，以及在高速水動力學中遇到的充分發展的空化等領域。
　　《空化基礎》旨在麵嚮麵臨空化問題的大學畢業生、研究人員和工程師，特彆是水力機械和艦船推進等工程領域的研發人員。文中對影響空化的各種因素，如錶麵張力、質熱交換、黏性和邊界層、可壓縮性、核濃度、湍流等進行瞭細緻的論述，以求解釋空化機理。除瞭闡述這些現象的物理機製，還介紹瞭多種研究方法，有的是試驗手段，有的是仿真計算，相信讀者通過學習能應對空化的基本問題。

內頁插圖

目錄

第1章 空化流的主要特徵
1．1 物理現象
1．1．1 空化的定義
1．1．2 汽化壓力
1．1．3 蒸汽空泡的主要形式
1．2 真實液體流動中的空化
1．2．1 空化狀態
1．2．2 利於空化形成的典型工況
1．2．3 空化對水力學的主要影響
1．3 空化流動的特點
1．3．1 壓力和壓力梯度
1．3．2 液一汽界麵
1．3．3 空化的熱效應
1．3．4 一些典型的數量級
1．4 無因次參數
1．4．1 空化數бv
1．4．2 起始空化數бvi
1．4．3 相關壓力下空化數бc
1．5 研究空化的曆史
參考文獻

第2章 氣核和空化
2．1 引言
2．1．1 液體的張力
2．1．2 空化核
2．2 核的平衡
2．2．1 平衡條件
2．2．2 核的穩定性與臨界壓力
2．2．3 低壓區內核的發展
2．3 熱擴散和物質擴散
2．3．1 氣體含量的熱性能
2．3．2 氣體擴散和核穩定性
2．4 氣核群
2．4．1 測量方法
2．4．2 泡空化起始的條件
參考文獻

第3章 球泡動力學
3．1 基本方程
3．1．1 引言
3．1．2 假設
3．1．3 邊界條件和初始條件
3．1．4 瑞利一普萊斯特方程
3．1．5 用能量守衡解釋瑞利一普萊斯特方程
3．2 蒸汽泡的潰滅
3．2．1 假設
3．2．2 界麵速度
3．2．3 壓力場
3．2．4 錶麵張力的影響
3．3 氣核的爆炸
3．3．1 界麵速度
3．3．2 平衡狀態(p∞=p∞0)
3．3．3 核增長情況(p∞3．3．4 動態臨界值
3．3．5 兩種特殊情況的評述
3．4 黏性的影響
3．4．1 泡的綫性振蕩
3．4．2 黏性對泡爆炸和潰滅的影響
3．5 泡的非綫性振蕩
3．6 相似分析
3．6．1 瑞利-普萊斯特方程的無因次形式
3．6．2 瑞利-普萊斯特方程的特徵時間尺度
3．6．3 瑞利-普萊斯特方程的定性討論
3．6．4 翼附近瞬態泡的情況
……
第4章 不對稱環境中的氣泡
第5章 對泡物理學的深化理解
第6章 超空泡
第7章 局部空泡
第8章 二維水翼上的氣泡和空泡
第9章 通氣超空泡
第10章 渦空化
第11章 剪切空化
第12章 空化剝蝕
人名翻譯錶
地名翻譯錶
字符錶

前言/序言

　　本書對空化現象進行瞭詳細的介紹。書中的內容聚焦在水動力空化方麵，即發生在流動液體中的空化現象，而對在幾乎靜止的液體中由振蕩壓力場引起的聲學空化沒有做太多的闡述。不過，主導水動力空化和聲學空化的原理是基本相同的。
　　簡單地說，空化是在液體中産生瞭蒸汽空泡。眾所周知，在靜止條件下如果壓力低於所謂汽化壓力，則液體變為蒸汽。在液體流動過程中，相變通常是由於局部區域的高速流動導緻低壓而發生的。此時，在液體介質中一個或幾個點處破碎並齣現空穴，其形狀與流動結構緊密相關。
　　本書論述瞭發生在流動液體中所有類型的空化，包括泡空化（在最簡單情況下就是球泡）、片空化、超空化和通氣超空化、在剪切和漩渦流動中的空化以及其它類型。主要內容涵蓋瞭空化起始，以及在高速水動力學中遇到的充分發展的空化等領域。
　　本書旨在麵嚮麵臨空化問題的大學畢業生、研究人員和工程師，特彆是水力機械和艦船推進等工程領域的研發人員。文中對影響空化的各種因素，如錶麵張力、質熱交換、黏性和邊界層、可壓縮性、核濃度、湍流等進行瞭細緻的論述，以求解釋空化機理。除瞭闡述這些現象的物理機製，還介紹瞭多種研究方法，有的是試驗手段，有的是仿真計算，相信讀者通過學習能應對空化的基本問題。
　　本書源自40多年來在格勒諾布爾大學進行的有關空化領域的研究成果，這些研究工作得到瞭數傢單位和學會的財政支持，特彆是法國海軍。最初，J.DUDO教授創建空化研究團隊主要基於：格勒諾布爾相關公司豐富的水動力學工程經驗和有聲望的外籍科學傢（M.S.PLESSET，M.P.TULIN，B.R.PARKIN.A.J.ACOSTA等學者）的倡議。這些外籍科學傢嚮J.DUDO教授提交瞭一份詳細的科學計劃。這類科研院所與工業界緊密聯係、相互促進的模式至今仍充滿活力。這裏要特彆感謝來自Y.LECOFFRE先生卓越的貢獻，如實驗裝備設計、創新研究計劃的製定等。我們也必須記起A.ROWE博士，他對水動力學的洞察能力和空化流動數值模擬的領先工作使我們受益匪淺。
　　本書由12章組成，每章內容對應一次或者兩次講座，是我們多年課堂教學和學術講座的結晶。參考目錄（在每章結尾）羅列瞭主要貢獻者，囊括瞭空化研究領域盡可能豐富的文獻。

水下世界的奧秘：流體動力學與聲學交織的奇幻篇章 在廣袤無垠的海洋、奔騰不息的河流，以及無數人工構建的水體工程中，一種看似微小卻能引發巨大力量的現象，如同隱藏在水下世界的幽靈，無時無刻不在低語——它便是“空化”。本書並非探究空化這一特定物理現象的百科全書，而是一次深入水下動力學與聲學交織的奇幻旅程，旨在揭示那些與空化現象息息相關，但又獨立於其發生的精妙原理。我們將從宏觀的流體運動規律齣發，層層剝繭，觸及那些塑造水下世界形態，影響著各類水動力裝置性能，並最終決定我們如何理解和利用水體潛能的基礎性科學知識。 第一篇：流體運動的靈魂——連續介質力學 理解任何與流體相關的現象，都必須從最根本的層麵——連續介質力學——開始。我們將超越日常對水的直觀感受，將其視為一個連續的、可變形的整體。在這裏，物質的離散性被忽略，取而代之的是一係列描述其運動、變形及應力狀態的宏觀參數。 物質的連續性與不可壓縮性（理想流體模型）：我們首先會介紹流體微元體的概念，以及在足夠大的尺度下，流體可以被看作是連續介質的假設。在此基礎上，我們將探討“不可壓縮性”這一關鍵假設，尤其是在低速流動條件下，它如何極大地簡化瞭流體動力學的分析。我們將學習到，即使是水，在某些情況下其密度變化微乎其微，足以讓我們將其視為不可壓縮流體，這對於理解伯努利原理等基礎概念至關重要。這裏的重點在於，我們關注的是流體的宏觀行為，而非其微觀的分子構成。 粘性與邊界層理論：然而，真實的流體並非完美無缺的。流體內部的分子間作用力導緻瞭“粘性”，它錶現為流體層與層之間的摩擦阻力，並直接影響到流體的能量耗散。我們將深入探討粘性的本質，以及它如何導緻在固體壁麵附近形成“邊界層”。邊界層是流體行為最復雜、最關鍵的區域之一，它深刻影響著阻力、傳熱以及流動的穩定性。我們將學習描述粘性流動的納維-斯托剋斯方程，理解其復雜性，並介紹一些簡化的模型，如普朗特提齣的邊界層理論，它將流體動力學問題分解為邊界層內的粘性流動和邊界層外的無粘流動，極大地推動瞭工程應用的發展。 流的種類：層流與湍流：流體運動並非總是平穩有序。我們將區分兩種截然不同的流動狀態：層流（Laminar Flow）和湍流（Turbulent Flow）。層流如同一條平靜流淌的河流，流體微元體沿著平滑的路徑運動，能量耗散相對較小。而湍流則如同洶湧的洪流，流體內部充滿瞭隨機的渦鏇和劇烈的混閤，能量耗散巨大，且難以精確預測。我們將探討判斷流體狀態的關鍵參數——雷諾數（Reynolds Number），理解它如何衡量慣性力和粘性力的相對大小，並決定瞭流動狀態的轉變。湍流的統計學描述及其對能量耗散、混閤效率的影響，將是本篇的重點。 伯努利原理與能量守恒：在理想流體（無粘性、不可壓縮）的假設下，我們 introduc 伯努利原理。它源自流體能量守恒定律，描述瞭在穩定流動中，流體的靜壓能、動能和勢能之間的轉化關係。我們將詳細闡述伯努利方程的推導過程，理解靜壓、動壓和位壓的概念，並探討其在理解飛機機翼升力、文丘裏管流量計等經典應用中的重要作用。即使在實際的粘性流體中，伯努利原理在一定程度上仍然是理解流體行為的重要指導。 第二篇：聲波的傳播與水下的信息傳遞 當流體運動達到一定程度，或受到外部擾動時，便會産生波動，其中最為普遍和重要的便是聲波。本篇將專注於聲波在流體介質中的産生、傳播及其基本特性，為理解水下聲學現象奠定基礎。 聲波的産生機製：我們將追溯聲波産生的根源。無論是機械振動體（如揚聲器、發動機葉片）的擾動，還是流體內部的壓力變化（即使不是直接的空化），都會在介質中引起壓縮和稀疏的傳播。我們將解釋聲波是一種縱波，其能量通過介質的彈性形變傳遞。 聲速的奧秘：介質的性質決定瞭聲波的傳播速度。我們將詳細討論影響水下聲速的幾個關鍵因素：溫度、鹽度和壓力。理解這些因素如何改變水的密度和彈性模量，進而影響聲速的快慢，對於水下聲呐探測、通信和水下目標定位至關重要。我們將介紹一些描述聲速與環境參數之間關係的經驗公式，並探討其工程應用。 聲波的傳播特性：反射、摺射與衍射：聲波在遇到障礙物或介質變化時，會發生一係列有趣的現象。我們將深入探討聲波的反射（迴聲）、摺射（聲綫彎麯）以及衍射（聲波繞過障礙物傳播）。這些現象直接影響著聲呐探測的有效性和水下通信的信號質量。我們將藉助幾何聲學和物理聲學的一些基本概念，來解釋這些傳播特性的成因，並分析它們在水下環境中的實際錶現。 聲強度、聲壓級與能量傳遞：聲波攜帶能量，並以聲壓波動的形式錶現齣來。我們將引入聲強度（單位麵積上的聲功率）和聲壓級（以分貝為單位的對數尺度）等概念，來量化聲波的強弱。理解這些參數如何與聲源的功率、介質的阻抗以及傳播距離相關聯，對於評估水下噪聲汙染、設計高效的水聲設備以及理解聲信號的衰減規律至關重要。 第三篇：工程實踐中的流體力學與聲學交織 流體力學和聲學並非孤立的學科，它們在眾多工程領域緊密結閤，共同影響著裝置的設計與性能。本篇將通過一些典型的工程應用，展示這兩個領域的知識如何相互印證，並為解決實際工程問題提供思路。 水動力機械的效率與噪聲：從船舶推進器到水泵、渦輪機，幾乎所有與水流相關的機械裝置，其性能都受到流體動力學和聲學特性的雙重製約。我們將分析不同葉片構型、轉速和工作條件如何影響流體的分離、渦流的産生，進而導緻能量損失和水動力噪聲的産生。理解流場中的渦脫落、湍流邊界層振動等現象，對於優化設計、提高效率並降低噪聲至關重要。 管道流動的阻力與壓力波動：在水力輸送係統中，管道的流動特性直接關係到能量消耗和係統穩定性。我們將探討管徑、流速、錶麵粗糙度以及流體粘性如何共同決定管道的阻力損失。同時，管道內的壓力波動，即使並非由空化引起，也可能對係統造成損害，例如引起管道振動、設備損壞等。我們將介紹一些預測和控製管道流動阻力與壓力的方法。 水下結構的聲學響應與振動：水下結構，如潛艇、水下傳感器平颱，不僅需要承受巨大的水壓，其錶麵的流體動力作用還會引發振動，從而産生輻射噪聲。我們將分析流體作用力如何引起結構的振動，以及這種振動如何嚮周圍水體輻射聲波。理解結構與流體的耦閤作用，對於降低水下設備的聲隱身能力和提高其通信性能具有重要意義。 水下聲信號的傳播與乾擾：在水下通信和探測中，聲信號的傳播路徑受到海底地形、水體分層以及海洋生物等多種因素的影響。我們將探討聲信號的衰減、散射以及多路徑傳播等問題，這些都會導緻信號失真和乾擾。理解這些聲學傳播的復雜性，有助於設計更魯棒的水下通信係統和更精確的聲呐探測算法。 結語 本書所構建的，是一個關於流體運動規律及其與聲波傳播之間深刻聯係的知識體係。它並非聚焦於“空化”這一特定現象的細節，而是從更廣泛、更基礎的視角，揭示瞭水下世界之所以如此運作的內在邏輯。通過對連續介質力學、聲波傳播原理以及兩者在工程實踐中交織應用的深入探討，我們希望能為讀者提供一個理解水下復雜現象的堅實基礎，激發對這個充滿活力的領域更深層次的探索與思考。理解這些基礎原理，將有助於我們更深入地洞察各種水下動力現象的本質，並為未來更高效、更智能的水下技術發展奠定堅實的理論基石。

評分☆☆☆☆☆

作為一名多年從事工程設計的技術人員，我一直在尋找一本能夠係統性地闡述空化現象及其工程應用的專業書籍。我希望《空化基礎》能夠滿足我的期待，提供深入的理論探討和實用的解決方案。例如，我非常想瞭解書中是否會詳細講解空化對機械設備，特彆是泵、閥門和渦輪機等部件的破壞機理，以及如何通過優化設計參數來抑製或減輕空化腐蝕和振動。對於材料科學在抗空化設計中的作用，我也充滿好奇，希望書中能介紹各種耐空化材料的特性和選擇依據。此外，我非常關注書中是否會提及先進的空化監測和預測技術，以及在實際工程項目中的應用案例。如果能看到一些關於空化在船舶推進器、水力機械以及超聲波清洗等領域的最新研究進展和工程實踐，那將是一大驚喜。這本書能否為我提供一些實用的設計指南或計算方法，幫助我在工程實踐中規避空化帶來的風險，提升設備性能和可靠性，是我衡量其價值的重要標準。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對前沿科學技術充滿好奇的普通讀者，我希望《空化基礎》這本書能夠以一種易於理解且引人入勝的方式，嚮我介紹“空化”這一有趣且重要的物理現象。我非常期待書中能夠通過大量的實例和類比，來闡釋空化在各種應用場景下的齣現，比如在醫學領域，超聲波治療中利用空化效應破碎結石，或者在工業領域，空化誘導的化學反應（空化化學）如何被用於製備納米材料。我希望書中能夠簡要介紹空化研究的曆史發展，以及在這個領域做齣貢獻的科學傢和他們的重要發現。對於空化在一些新興技術中的應用，例如空化射流切割技術、利用空化效應進行生物醫學治療等，我更是充滿瞭期待。如果書中能夠用相對淺顯的語言，解釋空化現象背後的基本物理原理，並展望未來的發展趨勢，那麼這本書將極大地滿足我作為一個普通讀者對科學的好奇心，並讓我對這一領域的巨大潛力有更深的認識。

評分☆☆☆☆☆

我對流體力學領域一直抱有濃厚的興趣，而“空化”這個詞，常常在與流體振動、噪聲以及材料磨損相關的討論中齣現。我希望《空化基礎》這本書能夠為我提供一個清晰的理論框架，讓我能夠更好地理解空化現象的本質。我期待書中能夠從流體動力學和熱力學的角度，深入剖析空化泡的形成機製，包括 Rayleigh-Plesset 方程的推導過程，以及不同空化模型（如舒爾茨-格林模型）的適用性和局限性。對於空化與噪聲、振動之間的關聯，我希望能有詳細的解釋，瞭解空化潰滅産生的衝擊波如何引起這些現象，以及相關的聲學和振動分析方法。如果書中能包含一些關於空化現象在不同尺度下的錶現，例如微觀尺度下空化泡的動力學行為，以及宏觀尺度下空化流動的特性，那麼這本書的深度和廣度將令人印象深刻。我希望這本書能夠幫助我建立起對空化現象的完整認知，為我未來的學術研究和技術探索打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡潔明瞭，雖然我對“空化”這個詞並不陌生，但看到“基礎”兩個字，還是讓我産生瞭濃厚的興趣。我希望這本書能夠以一種非常直觀、易於理解的方式，為我揭開空化現象的神秘麵紗。我期待的不僅僅是那些抽象的理論公式，更希望能夠看到具體的圖例和生動的案例分析。想象一下，如果書中能夠詳細闡述空化是如何在流體中産生的，例如在高速鏇轉的泵葉片周圍，或者在快速移動的船體錶麵，那麼對於我理解這個現象的實際應用將會有巨大的幫助。我尤其關注書中是否會涉及不同類型流體的空化特性差異，以及溫度、壓力等環境因素對空化過程的影響。如果能夠用通俗易懂的語言解釋空化過程中産生的微小氣泡的形成、生長、潰滅以及由此帶來的衝擊波等一係列物理過程，那麼這本書對我而言將是極具價值的啓濛讀物。我希望它能填補我在這一領域知識的空白，讓我能夠更自信地探討和研究與空化相關的課題，也希望它能激發我對這個領域更深入的探索欲。

評分☆☆☆☆☆

一直以來，我對“空化”這個概念都感到既好奇又有些模糊。當我看到《空化基礎》這本書時，我期待它能夠以一種更加平易近人、生動有趣的方式來解釋這個復雜的物理現象。我希望書中能夠包含大量生動的圖片、示意圖，甚至是簡單的動畫演示，來幫助我理解空化是如何産生的，例如，當水流通過一個狹窄的通道，或者當物體的形狀不規則時，流體壓力是如何下降到蒸汽壓以下，從而形成空化泡的。我特彆希望書中能夠用通俗的語言解釋空化泡的“生長”和“潰滅”這兩個關鍵過程，以及潰滅時産生的微射流和衝擊波會對周圍的物體造成怎樣的影響。如果書中能夠介紹一些生活中與空化相關的例子，比如船隻螺鏇槳、水泵葉輪，甚至是高速運轉的攪拌器，並解釋空化在這些應用中扮演的角色，那麼這本書對我來說將是極具啓發性的。我期待這本書能夠成為我理解物理世界中一種奇特現象的入門磚。