流體力學/全國高等農林院校“十一五”規劃教材 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　《流體力學/全國高等農林院校“十一五”規劃教材》作為高等院校土木工程、機械設計製造及其自動化、農業機械化及其自動化、環境工程的教材，全書共分十章，包括：緒論、流體靜力學、流體運動學、流體動力學基礎、流動形態及水頭損失、量綱分析和流動相似原理、管道恒定流、明渠均勻流、滲流、氣體動力學基礎。各章後附有思考題、習題及答案。
　　《流體力學/全國高等農林院校“十一五”規劃教材》也可以作為交通運輸、農業建築環境與能源工程、農業工程、建築環境與設備工程專業及相關專業本科學生和技術人員參考用書。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
第一節 流體的定義及物理屬性
一、流體定義
二、流體的物理屬性
第二節 流體力學及其發展概況
一、流體力學的研究內容
二、流體力學的發展概況
第三節 流體質點、微團、連續介質、流場概念
一、流體質點
二、連續介質
三、流體微團
四、流場
第四節 流體的主要物理性質
一、流體的密度、比體積和相對密度
二、流體的壓縮性和膨脹性
三、流體的黏滯性、牛頓內摩擦定律
四、液體的錶麵張力與汽化壓強
第五節 作用於流體上的力
一、錶麵力
二、質量力
第六節 流體力學的研究方法
一、科學試驗法
二、理論分析法
三、數值計算法
思考題
習題及答案

第2章 流體靜力學
第一節 引言
第二節 流體靜壓強及其特性
一、流體靜壓強的概念
二、流體靜壓強的特性
第三節 流體平衡微分方程
一、流體平衡微分方程
二、壓強微分方程式和質量力的勢函數
第四節 重力場中的平衡流體
一、液體靜力學基本方程的兩種錶達式
二、氣體壓強的分布
第五節 壓強的錶示方法和量測原理
一、壓強的錶示方法
二、靜壓強的計量單位
三、流體靜壓強的測量
第六節 液體的相對平衡
一、等加速水平直綫運動容器中液體的相對平衡
二、等角速度鏇轉容器中液體的相對平衡
第七節 液體作用在平麵上的總壓力
一、解析法
二、圖解法
第八節 液體作用在麯麵上的總壓力
一、作用在二維麯麵（柱麵）上的總壓力
二、壓力體
三、作用於一般麯麵（三維麯麵）上的作用力
四、液體作用於潛體和浮體上的總壓力
思考題
習題及答案

第3章 流體運動學
第一節 引言
第二節 描述流體運動的兩種方法
一、拉格朗日法
二、歐拉法
第三節 流體運動的基本概念
一、恒定流與非恒定流
……
第4章 流體動力學基礎
第5章 液流形態及水頭缺失
第6章 量綱分析與流動相似原理
第7章 管道恒定流動
第8章 明渠恒定均勻流
第9章 滲流
第10章 氣體動力學基礎
主要參考文獻

前言/序言

　　本書是根據30～70'學時的《流體力學教學大綱》編寫的，可作為土木工程、機械設計製造及自動化、環境工程類及相關專業的流體力學教材使用，也可供有關技術人員作為參考書。
　　本書編寫的指導思想是為適應21世紀高等教育麵臨的新形勢，結閤高等院校尤其農林院校工科專業特點，以培養和造就創造性復閤型人纔為宗旨，為土木、機械、環工類等專業提供優秀教材。
　　本教材特點：
　　（1）編寫力爭做到充分反映近年來的教改成果，盡可能達到工科其他優秀教材的深度和廣度，例題、習題等注意結閤工程實際。
　　（2）每章前有導讀，章末有思考題、習題；並附習題答案。
　　（3）適應麵較廣，以滿足不同學時、不同專業的需求。
　　（4）注意與相關課程的融會、貫通、滲透，並以培養學生自學能力、獨立思考問題的能力、舉一反三的能力為基本齣發點。
　　全書共分十章，其中緒論、流體靜力學、流體運動學、流體動力學基礎、流動形態及水頭損失、量綱分析和流動相似原理、管道恒定流、氣體動力學基礎是各專業的共同必修部分。而明渠均勻流和滲流為供不同專業選學部分；不帶*號的條目是本課程的基本內容，有*號的條目是擴展內容，這部分內容在教學中可以精簡或刪削。
　　本教材由郭維東任主編；裴國霞、時曉燕、陳振宇任副主編；參編人員及編寫分工如下：第一章郭維東，第二章遲媛，第三章裴國霞，第四章陳振宇，第五章趙春花，第六章裴國霞，第七章楊吉民，第八章郭維東、梁嶽，第九章楊麗萍，第十章時曉燕。
　　本教材承濛武漢大學槐文信教授審閱，提齣瞭許多寶貴意見，瀋陽農業大學於冰、陳娟、李影卓、郭文卓、陳海山、魏爽、張久昌碩士承擔瞭部分插圖和文字校對工作，在此錶示誠摯感謝。
　　限於編者水平，本書中的錯誤和疏漏在所難免，熱忱期望讀者批評指正。

經典力學導論：構建物理世界的基石 本書特色：嚴謹的數學推導，清晰的物理圖像，麵嚮工程應用的廣闊視野。 第一部分：質點動力學——運動的本質 本書從最基礎的質點運動學開始，為讀者構建起描述宏觀物體運動的數學框架。我們不急於引入復雜的場論，而是聚焦於牛頓三大定律在不同參考係下的精確應用。 第一章 運動學的描述與坐標係的選擇 本章深入探討瞭描述空間運動的基本工具。我們首先迴顧瞭笛卡爾坐標係下的一般運動學公式，重點分析瞭速度和加速度的矢量性質。隨後，為瞭更好地理解麯綫運動，我們詳細闡述瞭自然坐標係（切嚮和法嚮）在分析沿預定軌跡運動物體時的優越性，特彆是如何簡潔地錶達法嚮加速度與麯率半徑的關係。此外，為瞭處理鏇轉問題，本章引入瞭極坐標係和柱坐標係，並推導瞭它們在非慣性係下的速度和加速度錶達式，為後續處理剛體運動打下堅實基礎。我們通過大量的實例（如斜拋運動的精確分析、圓周運動的動力學分析）來鞏固這些概念。 第二章 牛頓定律與守恒原理 牛頓運動定律是經典力學的核心。本章首先對這三定律進行瞭嚴謹的物理和數學闡述，特彆是強調瞭“力是矢量”和“瞬時性”的概念。我們花瞭大量篇幅討論瞭慣性係與非慣性係，詳細分析瞭在鏇轉參考係中引入的慣性力（科裏奧利力和離心力），並將其應用於地球上的運動分析，為理解宏觀尺度下的物理現象（如大氣環流的初步概念）做鋪墊。 隨後，我們轉嚮能量和動量的概念。動量定理被用來處理變質量係統的問題，例如火箭的推進原理。功能原理作為能量守恒的積分形式，被係統地推導齣來。我們詳細區分瞭保守力和非保守力，並導齣瞭保守力場的勢能函數，從而引齣瞭機械能守恒定律。本章特彆強調瞭守恒定律作為物理規律的普適性和深刻性，它們往往比直接應用牛頓第二定律更具洞察力。 第三章 振動與波動基礎 本章聚焦於一維係統中的周期性運動，這是理解復雜動態係統的基礎。我們對簡諧振動（SHM）進行瞭全麵的數學描述，從微分方程的求解到相位和振幅的物理意義。隨後，我們引入瞭阻尼振動和受迫振動，詳細分析瞭共振現象的物理機製及其在工程中的重要性，通過復數錶示法簡化瞭計算過程。 在此基礎上，本章擴展到一維波動現象。我們導齣瞭一維波動方程，並討論瞭行波和駐波的解。通過對邊界條件的分析，我們探討瞭反射、摺射以及波的疊加原理，為後續理解聲波和電磁波（雖然不深入討論電磁場本身）的傳播特性提供瞭動力學基礎。 第二部分：剛體動力學——擴展到形變的約束 在第二部分，我們將研究體的尺度增大，考慮物體的形狀和大小不再是理想化的點。這要求引入剛體的概念，這是連接質點動力學與連續介質力學的關鍵橋梁。 第四章 剛體的運動學 剛體運動被分解為平動和繞固定軸的轉動。本章首先定義瞭剛體運動的自由度，並引入瞭角位移、角速度和角加速度，以及它們與綫運動量的關係。我們詳細討論瞭瞬時轉動軸的概念，這對於描述任意剛體運動至關重要。本章的重點在於歐拉角——描述剛體在三維空間中任意姿態的三個獨立角度，並探討瞭歐拉角在描述陀螺儀等復雜運動中的應用與局限性。 第五章 剛體的動力學 剛體的動力學核心在於轉動定律。本章定義瞭力矩（或轉矩），並導齣瞭牛頓第二定律的轉動形式：$mathbf{M} = frac{dmathbf{L}}{dt}$。為瞭簡化計算，我們引入瞭轉動慣量的概念，並詳細推導瞭平行軸定理和主軸定理。通過大量的案例分析，如飛輪的加速與製動、滾體的滾動等，展示瞭如何利用轉動慣量來預測剛體的鏇轉響應。 最後，本章引入瞭角動量守恒定律，並將其應用於無外力矩作用下的係統，如花樣滑冰運動員收緊手臂後的加速鏇轉，或者行星的軌道運動（雖然軌道運動更精確地屬於萬有引力範疇，但角動量守恒是其內在的動力學錶現）。 第三部分：拉格朗日力學——從力到能量的升華 為瞭解決約束復雜的係統（如多連杆機構、擺的復雜運動）和非慣性係下的問題，我們引入瞭更抽象、更強大的分析力學工具——基於能量的描述。 第六章 約束與廣義坐標 本章首先係統地分類瞭約束：幾何約束與動力學約束，完整約束與非完整約束，以及光滑約束。對於完整約束，我們展示瞭如何通過選擇一組廣義坐標來消除約束方程，從而降低係統的自由度。這是從牛頓力學嚮分析力學過渡的關鍵一步。我們用拉格朗日中性語言描述瞭這些坐標的獨立性。 第七章 變分原理與拉格朗日方程 變分原理是分析力學的核心。本章從達朗貝爾原理齣發，自然地過渡到最小作用量原理（哈密頓原理）。我們詳細介紹瞭歐拉-拉格朗日方程的推導過程，並解釋瞭拉格朗日量 $L = T - V$ 在描述係統動態行為中的核心作用。我們通過求解復雜擺（如復擺）的運動方程來展示拉格朗日方法的威力，這些方程在牛頓方法下會異常復雜。 第八章 對稱性、守恒量與哈密頓力學初探 本章深入探討瞭拉格朗日量中蘊含的深層物理規律。利用諾特定理（Noether's Theorem），我們將係統的對稱性（如時間平移不變性對應能量守恒，空間平移不變性對應動量守恒，空間鏇轉不變性對應角動量守恒）與守恒量建立瞭嚴格的數學聯係。 最後，本章簡要引齣瞭哈密頓力學。通過勒讓德變換，我們將描述方程從二階微分方程（拉格朗日方程）轉換為一組一階微分方程組——哈密頓正則方程。這不僅為後續的量子力學奠定瞭數學基礎，也為求解復雜的正則變換問題提供瞭起點。 附錄：微積分基礎迴顧與嚮量代數 為確保不同背景的讀者能夠順暢學習，附錄迴顧瞭必要的矢量運算、張量的基本概念，以及微分方程求解的基礎方法（如常係數綫性微分方程的通解形式）。 本書旨在為學習高級物理學和工程力學（如結構動力學、振動控製、航天動力學）的學生提供一個紮實、完整的經典力學基礎框架，強調從直觀的力概念到抽象的能量概念的完整過渡。