流體力學通論 [FluidMechanics Biography] 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　《流體力學通論》是一本主要以傳記形式和科普特色編著的流體力學通論。作者結閤自己多年教學體會和經驗，嘗試一種將自然科學與人文曆史相結閤、知識傳承與認知規律相結閤的編纂模式，將抽象深奧的流體力學知識點打碎，從直觀易懂的物理概念人手，以由淺入深、由錶及裏的方式，將流體力學發展史和基本知識點有機結閤起來，分八章將流體力學基礎、空氣動力學、液體動力學、計算流體力學、實驗流體力學、風洞和水洞設備、飛行奧妙與空氣動力學原理和流體力學人物誌等基本知識和發展曆史介紹給讀者，以便為初學者激發興趣點、全麵瞭解流體力學的發展和進一步深入學習提供參考。
　　《流體力學通論》適閤於熱愛流體力學的所有人們，包括大專院校的教師、研究生、本科生，從事與流體力學有關各行業的技術人員和科學愛好者，部分內容也適閤於廣大中學生。

作者簡介

　　劉沛清，男，1960年12月30日生，係山西省忻州市人，中共黨員。1982年在華北水利水電學院獲學士學位，1989年在河海大學獲碩士學位，1995年在清華大學獲博士學位。1997年至今，在北京航空航天大學流體力學研究所工作；2000年至今，任教育部流體力學實驗室責任教授，博士生指導教師；2003年至2012年，任航空科學與工程學院副院長。現為空氣動力學國傢精品課負責人，國傢航空航天實驗教學中心主任，國傢航空科學技術實驗室大型飛機高級人纔培訓班班主任，中國空氣動力學學會第六屆理事會理事，第十屆流體力學專業委員會工業與環境流體力學專業組組長，《空氣動力學學報》等編委。
　　2003年獲碩士先進工作者稱號。2005年獲國傢教學成果二等奬。2009年獲北京市教學成果一等奬。2011年獲北京市教學名師。2014年劉沛清負責的“先進飛行器高級人纔聯閤培養基地”獲全國示範性全日製工程碩士專業學位研究生聯閤培養實踐基地稱號。
　　承擔教學任務：博士生課程“近代流體力學”；碩士生課程“湍流模型及其應用”和“水動力學理論”；本科生全國精品課程“空氣動力學”和北京航空航天大學通識課程“現代大學概論”。
　　長期從事空氣動力學、水動力學實驗和數值模擬工作。近年來結閤國傢自然科學基金重點、麵上項目、國防預研和國防基礎等課題，利用理論、實驗和數值模擬等多種手段對工程中的一些復雜流動（鏇渦分離與控製、高速層流控製技術等）開展瞭係統深入的研究，解決瞭一係列氣動設計難題。近年來的主要研究方嚮有：現代飛機鏇渦分離及其控製技術，高速層流控製技術，現代高效輕質螺鏇槳設計與優化技術，大型飛機起降氣動特性、地麵效應和水上迫降。研究成果在國內外學術刊物上發錶論文200餘篇，被SCI、El收錄60多篇，齣版著作8部，授權國傢發明專利19項。

內頁插圖

目錄

前言

第1章 流體力學基礎
1．1 流體力學早期發展與微積分結閤
1．2 描述流體運動方法
1．3 理想流體運動微分方程建立與應用
1．4 黏性流體運動微分方程與渦量輸運方程
1．5 邊界層理論的建立與應用
1．6 層流轉捩現象與穩定性理論
1．7 湍流現象及其特徵
1．8 湍流的統計理論
1．9 工程湍流理論
1．10 湍流模式
1．11 湍流高級數值模擬技術
1．12 湍渦的多尺度討論

第2章 空氣動力學
2．1 空氣動力學的發展概述
2．2 低速翼型繞流
2．3 翼型繞流物麵近區邊界層的發展與影響機理
2．4 機翼的低俗繞流
2．5 可壓縮空氣動力學基礎
2．6 可壓縮流動的求解方法
2．7 高超聲速空氣動力學
2．8 氣動聲學原理
2．9 低速翼型及機翼失速特性
2．10 空氣動力學在現代飛行器研製中的先導性作用

第3章 液體動力學
3．1 液體動力學發展
3．2 液體運動
3．3 -元流理論與機械能損失
3．4 有壓管道恒定流
3．5 明渠恒定流
3．6 有壓管道非恒定流
3．7 明渠非恒定漸變流
3．8 水波動力學基礎
3．9 液體動力學應用

第4章 計算流體力學
4．1 計算流體力學起源
4．2 離散格式與迭代方法
4．3 計算流體力學應用
……

第5章 實驗流體力學
第6章 風洞與水洞設備
第7章 飛行奧妙與空氣動力學原理
第8章 流體力學人物誌

附錄A 湍渦運動隨想
附錄B 我的追夢

參考文獻
後記

前言/序言

　　如果說現代文明起源於機械工業的興起和發展的話，那麼流體力學與機械工業的結閤起到瞭決定性的作用，也可以說流體力學是機械工業現代化皇冠上的一顆耀眼的璀璨明珠。無論是古代的水力機械還是現代最復雜的航空發動機的誕生，均與流體力學的發展密不可分，也可以說流體力學幾乎涉足諸如水輪機、汽輪機、燃氣輪機、膨脹機、風力機、水泵、風扇、通風機、壓縮機、液力耦閤器、液力變矩器、風動工具、氣動馬達、液壓馬達以及各種流體輸運和控製設備等，所有以流體為工質來轉換能量的機械。因此，毫無疑問，流體力學是機械工業最為活躍的一門專業基礎學科，也是工科類院校開設的一門專業基礎課程。為瞭激發初學者的學習興趣，便於瞭解流體力學基本知識和發展規律，主要以傳記形式和科普特徵，將流體力學的科學知識與人文曆史結閤起來，分流體力學基礎理論、空氣動力學、液體動力學、計算流體力學、實驗流體力學、風洞和水洞設備、飛行奧妙與空氣動力學原理和流體力學人物誌共八章介紹給讀者。其中，流體力學基礎、空氣動力學、液體動力學和計算流體力學部分，主要介紹理論的發展及其應用；實驗流體力學部分，主要介紹相似性原理、流動顯示和測量技術等；風洞和水洞設備部分，主要介紹風洞和水洞設備的發展與應用；飛行奧妙與空氣動力學原理部分，主要介紹飛行認知、飛行原理和飛機部件功用等；流體力學人物誌部分，介紹瞭阿基米德、達芬奇、伽利略、牛頓、萊布尼茨、伯努利、歐拉、拉格朗日、亥姆霍茲、斯托剋斯、雷諾、馬赫等著名科學傢在流體力學發展中的作用和主要成就。
　　本書在內容的取材和論述過程中，從直觀易懂的物理概念人手，將科學知識與曆史發展相結閤，用通俗易懂的語言介紹瞭流體力學的發展和概論。
　　本書承濛北京大學工學院魏慶鼎教授和清華大學航天航空學院硃剋勤教授的審閱，並提齣重要建議，深錶謝意。
　　在本書的編寫過程中，作者還得到瞭北京航空航天大學應用空氣動力學研究室的教師和同學們的大力支持。陸維爽博士生為本書的資料收集提供瞭幫助，藉此錶示衷心的感謝。
　　感謝科學齣版社錢俊、魯永芳編輯和其他同誌們為本書的齣版付齣的辛勤勞動。
　　流體力學理論嚴謹，應用廣泛，這對編著通論來說是一個不小的睏難。所涉及內容除瞭理論、實驗、數值計算三大分支外，尚有許多工業領域的應用，限於篇幅，本書無法全麵介紹，這裏主要選瞭空氣動力學和液體動力學作為代錶。因本人纔疏學淺、精力有限，不妥之處在所難免，望廣大讀者批評指正。

浩瀚星辰的低語：宇宙學導論與時空邊界的探索 作者： [此處填寫一位虛構的、富有洞察力的天體物理學傢姓名] 齣版信息： [虛構齣版社名稱]，[齣版年份] 定價： [虛構價格] --- 內容簡介： 本書並非對既有學科的簡單梳理或對經典文本的重復闡釋，而是一場由最前沿觀測數據驅動、直抵宇宙學核心謎團的深度對話。它旨在為那些對“我們從何而來，又將去往何方”抱持深刻好奇心的讀者，提供一張繪製宇宙宏大藍圖的導航圖。 《浩瀚星辰的低語：宇宙學導論與時空邊界的探索》聚焦於現代物理學在描述宇宙起源、演化及其終極命運時所遭遇的結構性挑戰與令人振奮的新發現。全書的敘事邏輯並非按照曆史時間綫鋪陳，而是遵循著從可觀測現象嚮深層理論框架攀升的認知路徑。 第一部分：光綫的足跡——從可見宇宙到宇宙微波背景 本部分首先建立起觀測宇宙學的堅實基礎。它深入探討瞭從哈勃定律的發現到宇宙膨脹加速的證據鏈條，重點剖析瞭如何利用標準燭光（如Ia型超新星）和標準尺（如重子聲學振蕩，BAO）來精確測定宇宙的幾何結構和物質密度。 隨後，我們將目光聚焦於宇宙誕生後的第一個“窗口”——宇宙微波背景輻射（CMB）。本書摒棄瞭對CMB的膚淺介紹，轉而深入分析瞭CM波的各項異性（如$C_l$譜的分析），以及它們如何成為檢驗暴脹理論和宇宙拓撲結構的最有力工具。我們詳細考察瞭普朗剋衛星和阿塔卡馬宇宙學望遠鏡（ACT）的數據對$Lambda$CDM模型的精細刻度，並討論瞭CMB偏振（E模與B模）在揭示原初引力波方麵的前景與睏難。 第二部分：暗物質與暗能量的幽靈統治 現代宇宙學麵臨兩大核心難題：不可見的物質和驅動宇宙加速膨脹的負壓能量。本書將這兩部分內容提升到瞭核心地位，探討瞭它們如何重塑瞭我們對宇宙組分的理解。 關於暗物質，本書詳盡地對比瞭粒物理學驅動的理論模型（如弱相互作用重粒子WIMP、軸子Axion）與更具顛覆性的修正引力理論（如MOND）。觀測證據部分，我們不僅審視瞭星係鏇轉麯綫和引力透鏡效應，還著重分析瞭近期對星係團碰撞（如子彈星係團）的X射綫與引力分布的聯閤成像，這些圖像如何迫使我們接受“非重子冷暗物質”的必要性。同時，對直接探測實驗（如XENONnT、LUX-ZEPLIN）的原理、背景抑製技術以及當前麵臨的“零結果”睏境進行瞭批判性梳理。 對於暗能量，本書跳脫齣僅將暗能量視為宇宙學常數（$Lambda$）的限製。我們探討瞭Quintessence（精質）模型、Modified Gravity（修正引力）以及如何利用後期的星係紅移巡天（如DESI、Euclid）來探尋“狀態方程”$w(z)$的微小偏差。本書強調，暗能量的本質不僅是宇宙學的謎題，更是廣義相對論在最大尺度下是否依然完備的終極檢驗。 第三部分：時空的邊界——奇點、視界與量子引力 這一部分將讀者從宏觀的宇宙演化推嚮時空的本質極限。 奇點問題是本書的理論核心之一。我們重新審視瞭彭羅斯-霍金奇點定理的數學嚴謹性，並探討瞭在宇宙學背景下，大爆炸奇點和黑洞奇點之間的深刻聯係。本書側重於討論“量子引力”的必要性，認為隻有在普朗剋尺度下，我們纔能真正理解時空的創生與崩潰。 黑洞物理被視為檢驗時空理論的終極實驗室。本書超越瞭對史瓦西和剋爾解的描述，深入探討瞭信息悖論、火牆理論以及事件視界的量子性質。通過對引力波天文學（LIGO/Virgo/KAGRA）數據的分析，我們討論瞭如何利用雙黑洞並閤事件來探查高階極化模式，從而校驗愛因斯坦方程的非綫性結構。 最後，本書觸及瞭宇宙學原理的邊界。我們討論瞭多重宇宙（Multiverse）的概念，並非作為科幻想象，而是作為某些弦理論和永恒暴脹模型在解決宇宙學常數“微小性”問題時所導齣的數學必然性。我們分析瞭“可觀測性”的限製，以及在理論上我們是否有能力尋找“鄰近宇宙”的微弱印記。 讀者對象： 本書適閤具備基礎微積分和經典力學知識的物理學、天文學、工程學高年級本科生和研究生。它同樣麵嚮所有對宇宙學前沿研究抱有嚴肅求知欲的非專業人士——渴望理解超越牛頓範疇，直麵時空、物質與能量在宇宙尺度上行為的求知者。 核心價值： 《浩瀚星辰的低語》的獨特價值在於其對理論的批判性吸收和對觀測數據的無畏運用。它不提供簡單的答案，而是引導讀者參與到現代物理學界正在進行的、關於時空本質的最深刻的辯論之中。閱讀本書，即是站在人類認知的邊緣，聆聽宇宙自身的、關於起源與命運的低語。