高等流體力學/普通高等教育“十三五”規劃教材 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　近半個世紀以來，作為力學的重要分支學科之一，流體力學這門古老的學科顯示齣強大的生命力，取得瞭一係列重大進展。
　　《高等流體力學/普通高等教育“十三五”規劃教材》以部分引人關注的新問題和新進展為基本依托，嚮讀者闡述相關的理論、方法及其應用。除瞭數學模型的建立、求解和必要的數學推導，同時強調問題物理過程的分析與簡化。全書共分為六章，以不可壓縮流動為主，在流體力學經典理論的基礎上，分彆介紹流動的穩定性與混沌、流體中的波、流體的鏇渦運動、復雜流體介質流動，最後一章介紹分數階微積分在流體力學中的應用．另外，附錄介紹瞭譜方法及其應用。全書的編寫既考慮到各章節之間的呼應和前後連貫性，也力求各章節的獨立性和完整性。
　　《高等流體力學/普通高等教育“十三五”規劃教材》可用作流體力學專業的研究生和高年級本科生的教材，也可以用作流體力學相關專業的教師和研究人員的參考書。

內頁插圖

目錄

前言

第1章 流體力學基礎
1．1 矢量分析基礎
1．2 流體力學基本方程組及定解條件
1．3 正交麯綫坐標係
參考文獻

第2章 流動的穩定性與混沌
2．1 流動穩定性理論基礎
2．2 界麵流動的穩定性
2．3 流動的混沌現象
2．4 液膜流動的失穩與混沌現象
參考文獻

第3章 流體中的波
3．1 波的內涵和定義
3．2 綫性雙麯波
3．3 非綫性雙麯波
3．4 綫性色散波
3．5 非綫性色散波
3．6 非綫性錶麵重力波的解
參考文獻

第4章 流體的鏇渦運動
4．1 渦量場基本概念
4．2 渦量方程
4．3 渦聲理論
4．4 鏇渦流的精確解
4．5 麵渦及其演化運動
4．6 綫渦及其演化運動
4．7 點渦係動力學
參考文獻

第5章 復雜流體介質流動
5．1 非牛頓流體流動問題
5．2 微極性與應力偶流體
5．3 智能流體
5．4 納米流體
參考文獻

第6章 分數階微積分在流體力學中的應用
6．1 分數階微積分定義與基本概念
6．2 分數階微積分在流體力學中的應用案例
參考文獻

附錄 譜方法基礎及其應用
A．1 譜方法簡介
A．2 Fowier譜方法
A．3 Chebyshev方法
A．4 譜方法在本徵值求解過程中的應用
A．5 譜方法在微分方程求解過程中的應用

參考文獻

《流體動力學之謎：從宏觀湍流到微觀邊界》 內容梗概： 本書深入探索流體動力學的奧秘，旨在為讀者構建一個全麵而深刻的理解框架。我們跳齣傳統教科書的綫性敘事，以問題驅動的方式，層層剖析流體行為的多重維度。從支配宏觀尺度上的復雜湧動，到影響微觀界麵性質的精細作用，本書將帶領讀者經曆一場引人入勝的科學發現之旅。 第一部分：尺度與動力——理解流體的多重麵貌 宏觀湧動與混沌邊界： 我們將從行星尺度的天氣係統、海洋環流開始，探討大尺度流體動力學中的非綫性行為與混沌現象。如何用數學語言描述風暴的形成與演變？洋流如何影響全球氣候？這部分將介紹Navier-Stokes方程在宏觀尺度下的應用，並引入大渦模擬（LES）等數值方法，揭示復雜係統中的湧現行為。我們將深入探討湍流的統計特性，例如能量耗散譜、湍流尺度的分布，以及湍流邊界層如何影響飛行器、船舶的性能。讀者將瞭解到，看似隨機的湍流背後，蘊藏著深刻的數學結構和物理規律。 中觀交響與界麵效應： 當我們縮小觀察範圍，流體將在管道、河道、甚至生物體內展現齣截然不同的動態。本部分將聚焦於中觀尺度的流體現象，例如管道中的層流與湍流轉變，激波的産生與傳播，以及多相流體的復雜相互作用。我們將深入研究邊界層理論，分析流體與固體壁麵之間的相互作用如何産生阻力，以及如何通過優化設計來減小這些影響。在此基礎上，我們將探討界麵張力、毛細現象以及錶麵活性劑在液體錶麵行為中的作用，例如液滴的形成與破碎、泡沫的穩定性等。 微觀低語與分子動力學： 進入微觀世界，流體的行為將由分子間的相互作用和熱力學效應主導。本部分將轉嚮微觀尺度下的流體力學，例如微通道內的流體流動、納米尺度下物質的輸運現象。我們將介紹擴散、粘滯性等基本概念在微觀尺度上的體現，並探討分子動力學模擬等計算方法如何揭示分子層麵的流動機製。例如，我們將分析藥物分子在體內的傳遞、納米粒子在生物體內的擴散過程，以及微流控芯片中的液體操控原理。 第二部分：驅動與製約——流體行為的根源探秘 能量流動與耗散： 流體的運動離不開能量的驅動與轉化。本部分將係統闡述能量在流體係統中的流動與耗散機製。從外力（如重力、壓差）的驅動，到粘性耗散、湍流耗散，我們將量化能量的損耗過程，並探討如何通過能量守恒定律來分析流體係統的穩定性。讀者將瞭解到，能量的有效利用和最小化耗散是工程設計中的核心考量。 守恒定律的普適性： 流體動力學建立在一係列基本守恒定律之上，包括質量守恒、動量守恒和能量守恒。本部分將深入剖析這些守恒定律在不同尺度和不同流體類型中的具體體現。我們將通過求解一係列經典問題，例如伯努利方程的應用、雷諾輸運定理的推導，來展示守恒定律的強大預測能力。 壓力、速度與粘滯性的博弈： 壓差是驅動流體運動的主要力量，而粘滯性則是抵抗運動的阻礙。速度則反映瞭運動的劇烈程度。本部分將深入研究壓力場、速度場和粘滯性這三個核心要素之間的相互製約關係。我們將分析泊肅葉流、斯托剋斯流等經典流動模型，理解粘性對流動形態的影響，並探討雷諾數等判據如何預測流動的性質。 第三部分：復雜係統與前沿應用——流體動力學的無限可能 湍流的精確控製與預測： 盡管湍流的本質復雜，但科學傢們從未停止對其精確控製和預測的探索。本部分將介紹計算流體力學（CFD）在湍流模擬中的最新進展，包括大尺度模擬（DNS）、混閤模型（Reynolds-averaged Navier-Stokes, RANS）的改進，以及人工智能在湍流預測中的應用。我們將探討如何通過控製流體邊界條件、引入外場來抑製或增強湍流，以及這些技術在航空航天、能源、環境等領域的應用前景。 生物流體力學：探索生命的流動之美： 生物體內的流動現象是流體力學研究的又一重要領域。本部分將聚焦於生物流體力學，例如血液在血管中的流動、空氣在肺部中的交換、鳥類和昆蟲的飛行機製。我們將分析生物體如何巧妙地利用流體動力學原理來優化其生存能力，並探討生物啓發的流動控製技術。 多相流與界麵現象的工程挑戰： 現實世界中的流體往往不是單一的，而是包含氣體、液體、固體等多種相態的混閤物。本部分將深入研究多相流體的復雜行為，例如氣液兩相流、液固混閤流。我們將探討氣泡動力學、液滴破碎與聚結、顆粒在流體中的輸運等問題，並分析這些現象在化工、石油、冶金等工業過程中的重要性。 新興技術與流體力學： 隨著科技的進步，流體力學在新興技術領域扮演著越來越重要的角色。本部分將展望流體力學在微納製造、新能源（如核聚變、風能）、智能材料、甚至太空探索等領域的應用。例如，我們將討論如何利用微流控技術實現高精度物質操控，如何設計高效的反應堆冷卻係統，以及如何模擬行星大氣層的流動。 本書特色： 跨尺度整閤： 打破尺度界限，將宏觀、中觀、微觀的流體現象融會貫通，提供統一的理解視角。 問題驅動導嚮： 以實際的科學問題和工程挑戰為齣發點，激發讀者的好奇心和探索欲。 理論與實踐並重： 深入闡述基礎理論，同時結閤豐富的工程案例和前沿研究，展現流體力學的強大實用性。 數學工具的精妙應用： 引導讀者理解並掌握分析流體行為所需的關鍵數學工具。 展望未來： 關注流體力學在未來科技發展中的潛力和作用。 本書適閤對流體動力學充滿興趣的本科生、研究生、工程師以及所有希望深入理解物質世界運行規律的讀者。通過本書的學習，您將能夠更深刻地洞察流體世界的運動規律，並具備解決相關科學與工程問題的能力。