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工程流體力學
（2022年4月高等教育出版社出版的圖書）
鎖定
- 書 名
- 工程流體力學
- 作 者
- 丁祖榮
- 類 別
- 高等學校教材
- 出版社
- 高等教育出版社
- 出版時間
- 2022年4月27日
- 頁 數
- 344 頁
- 開 本
- 16 開
- 裝 幀
- 平裝
- ISBN
- 9787040580198
- 版面字數
- 430千字
- CIP核字號
- 2022019595
工程流體力學成書過程
工程流體力學編寫背景
中國近代力學的奠基人、航天技術的開創者錢學森先生認為，從20世紀初起人類的知識已分為三個領域：自然科學、工程科學（或技術科學）和工程技術。工程科學一端連着自然科學，另一端連着工程技術，將二者創造性地融合在一起。對力學，錢學森指出“力學發展到現在，主要是應用（工程）力學”。工程力學作為一門學科是20世紀50年代錢學森先生回國後創立的。工程力學包含一般力學、固體力學和流體力學三大分支，工程流體力學是流體力學的一個分支。
從指導思想、知識體系到方法，工程流體力學不同於傳統的水力學。按工程力學的要求，可將國內的工程流體力學課程分為三種類型：（1）以錢學森的工程科學思想為指導思想，系統地體現應用力學方法的流體力學課程；（2）按流體力學的觀點和方法，結合工程專業的特點和要求開設的流體力學課程；（3）將為工程專業開設的流體力學課程通稱為“工程流體力學”（包括經改造後的水力學）。
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工程流體力學編寫情況
- 該書的內容
以下內容是首次寫入工程流體力學教材：
- 在C1中介紹了英國的科爾布魯克關於管道湍流粗糙過渡區的阻力實驗，由此導出了管道湍流的普適阻力公式；在“管路的工程計算”中歸納了達西摩擦因子和冪次型沿程阻力系數的工程計算式。
- 在C2中介紹了達西和巴贊在法國第戎的明渠模型中所做的經典性實驗；介紹了美國的柯爾根用普朗特的方法推導二維明渠普適速度分佈和阻力公式；介紹了明渠穆迪圖及其在人工明渠中的應用等。
- 在C4中介紹了大氣邊界層與建築風荷載知識，以利於理解《建築結構荷載規範》（GB50009--2012）中的“風荷載”和“結構風振響應”等內容，對認識建築周圍環境流場也有參考價值。
- 該書的結構
與傳統教材的串聯式結構不同，該書按枝狀開放式結構編排。除前言（A）外分為三個部分：B基礎內容、C專題內容、D附錄。章節用英文字母加數字編號排序：如BI相當於章，B1.1相當於節，B1.1.1相當於知識點。公式、插圖和表格在節內排序，如式（B1.1.1）、圖B1.1.2等；例題在知識點內排序，如例B1.1.1A、例B1.1.1B等；例題插圖與例題同號並加字母E，如圖BE1.1.1A、圖BE1.1.1B等。習題加字母P，如BP1.1.1屬於BI.1節內的習題。
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- 補充説明
- 中國大陸地區流體力學教材通常把層流和湍流稱為“流態”（在中國台灣地區稱為“流況”），把明渠流中的緩流、急流和臨界流也稱為“流態”，容易引起混淆。作者查閲了中國國外權威性教材，他們將層流和湍流歸於regimes，該書譯為“流型”；將明渠流中的緩流、急流和臨界流稱為states，該書譯為“流態”。
- 外國科學家的中文譯名採用《英語姓名譯名手冊》（第四版，商務印書館，2009）中的名稱。
- 中國國家標準《有關量、單位和符號的一般原則》（GB3101-1993）指出“所有量綱指數都等於零的量往往稱為無量綱量”，也稱為“量綱為一的量”。該書採用後者。
- 物理參數的符號依據中國國家標準《有關量、單位和符號的一般原則》書寫。原則上，用大寫字母表示平均值（如平均速度V，U，合力F，體積流量Q等；為了避免與力矩M、質量量綱M混淆，質量流量用m表示），用小寫字母表示分佈量（如速度分量u，n，w，單位質量流體的體積力f，表面應力p，明渠單位寬度的流量q等）。
復旦大學許世雄教授、華中科技大學莫酒榕教授審閲了全書；華北水利水電大學李國慶教授審閲了“明渠流動”；上海交通大學土木工程系周岱教授審閲了“大氣邊界層與建築風荷載”；上海交通大學環境科學與工程學院劉萍副院長和上海交通大學船舶海洋與建築工程學院工程力學系張景新副教授審閲了“流體中污染物的傳輸”等。博士生董傑繪製了部分圖表。
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工程流體力學出版工作
策劃編輯 | 責任編輯 | 封面設計 | 插圖繪製 | 責任校對 | 責任印製 |
|---|---|---|---|---|---|
趙向東 | 趙向東 | 王琰 | 於博 | 胡美萍 |
工程流體力學內容簡介
《工程流體力學》主要內容分為基礎和專題兩部分，共計11章。基礎部分（B）包括5章：流體的物理性質與作用力、流體靜力學、流體運動學、流體動力學、量綱分析與相似原理等。專題部分（C）包括6章：圓管流動、明渠流動、地下水滲流、大氣邊界層與建築風荷載、流體中污染物的傳輸、可壓縮流體一維流動等。該書配套的數字資源包括電子教案、典型習題詳解、自測題等，以便讀者學習參考。
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工程流體力學教材目錄
前輔文 B1 流體的物理性質與作用力 B1.1 連續介質模型 B1.1.1 流體質點模型 B1.2 流體的易變形性 B1.3 流體的黏性 B1.3.1 流體內摩擦與壁面黏附作用 B1.3.2 牛頓黏性定律 B1.3.3 黏度 B1.4 流體的可壓縮性 B1.5 流體模型 B1.5.1 無黏性與黏性流體模型 B1.5.2 不可壓縮與可壓縮流體模型 B1.6 流體作用力 B1.6.1 體積力與重力場 B1.6.2 表面應力與壓強場 習題 B2 流體靜力學 B2.1 靜止液體中的壓強分佈規律 B2.1.1 靜止液體壓強分佈公式 B2.1.2 壓強的計示與計量 B2.2 流體靜力學基本方程 B2.3 靜壓強測量 B2.4 歐拉平衡方程 B2.5 液體對平壁的總壓力 B2.5.1 平壁總壓力 B2.5.2 平壁壓強中心 B2.6 液體對曲壁的總壓力 B2.6.1 液體對二維曲壁的總壓力 B2.6.2 阿基米德浮力定律 B2.7 大氣中的壓強分佈 習題 B3 流體運動學 B3.1 流動的描述方法 B3.1.1 拉格朗日法與歐拉法 B3.1.2 質點導數 B3.1.3 流過曲面的流量 B3.1.4 控制體與輸運公式 B3.2 流動的分類 B3.2.1 定常與不定常流動 B3.2.2 一維、二維與三維流動 B3.3 流動的幾何描述 B3.3.1 速度廓線與剖面 B3.3.2 跡線 B3.3.3 流線 B3.3.4 脈線 B3.3.5 流管、流束與總流 B3.4 流體元變形與旋轉 B3.4.1 線應變率 B3.4.2 角變形率 B3.4.3 旋轉角速度 小結 習題 B4 流體動力學 B4.1 連續性方程 B4.1.1 積分形式的連續性方程 B4.1.2 微分形式的連續性方程 B4.2 伯努利方程 B4.2.1 伯努利方程及其應用 B4.2.2 沿總流的伯努利方程 B4.2.3 水頭形式伯努利方程 B4.2.4 伯努利方程的推廣形式 B4.3 動量方程 B4.3.1 積分形式的動量方程 B4.3.2 動量方程的應用 B4.4 層流與湍流 B4.5 黏性流體運動方程 B4.5.1 流體運動微分方程一般式 B4.5.2 納維-斯托克斯方程 B4.5.3 定解條件 B4.5.4 N-S方程的求解與建模 B4.6 無黏性流體運動方程 B4.6.1 歐拉運動方程 B4.6.2 平面勢流簡介 B4.7 湍流雷諾方程 習題 B5 量綱分析與相似原理 B5.1 量綱與量綱齊次性 B5.2 量綱分析與Π定理 B5.2.1 Π定理 B5.2.2 量綱分析法 B5.3 流動相似與相似準則 B5.3.1 流動相似 B5.3.2 相似準則數 B5.3.3 相似準則數的確定 B5.4 常用的相似準則數 B5.5 模型實驗與相似原理 B5.5.1 模型實驗 B5.5.2 相似原理 習題 C1 圓管流動 C1.1 引言 C1.2 圓管層流流動 C1.2.1 圓管入口段流動 C1.2.2 泊肅葉與哈根實驗 C1.2.3 圓管定常層流速度分佈律 C1.2.4 泊肅葉定律 C1.3 圓管湍流流動 C1.3.1 對壁面湍流的測量 C1.3.2 混合長度理論簡介 C1.3.3 壁面湍流速度分佈律 C1.4 圓管流動沿程損失 C1.4.1 達西公式 C1.4.2 圓管阻力實驗 C1.4.3 對圓管阻力的理論分析 C1.4.4 穆迪圖及其應用 | C1.4.5 非圓形管流動沿程損失 C1.5 圓管流動局部損失 C1.6 管路水力計算 C1.6.1 簡介 C1.6.2 管路工程計算式 C1.6.3 簡單管路 C1.6.4 串聯與並聯管路 C1.6.5 枝狀管路 C1.6.6 網狀管路 習題 C2 明渠流動 C2.1 明渠流幾何性質 C2.2 明渠流運動學與動力學性質 C2.3 明渠均勻流 C2.3.1 明渠均勻流形成條件 C2.3.2 明渠均勻流阻力實驗 C2.3.3 謝齊公式 C2.3.4 曼寧公式 C2.3.5 柯爾根公式 C2.4 明渠均勻流計算與分析 C2.4.1 明渠穆迪圖 C2.4.2 曼寧係數的確定 C2.4.3 水力最佳截面與允許流速 C2.4.4 明渠均勻流水力計算 C2.5 明渠非均勻流 C2.5.1 判別流態的弗勞德數準則 C2.5.2 截面比能曲線 C2.5.3 臨界底坡、緩坡與陡坡 C2.5.4 明渠非均勻流能量微分方程 C2.5.5 漸變流水面線分析 C2.5.6 水躍與水跌 C2.5.7 堰流 習題 C3 地下水滲流 C3.1 地下水滲流簡介 C3.1.1 多孔介質 C3.1.2 地下水滲流舉例 C3.2 達西定律 C3.3 滲流基本方程 C3.3.1 滲流模型 C3.3.2 滲流運動方程和杜比公式 C3.3.3 滲流基本方程 C3.4 地下河槽 C3.5 井和井羣 習題 C4 大氣邊界層與建築風荷載 C4.1 邊界層理論簡介 C4.1.1 邊界層物理與數學模型 C4.1.2 鈍體繞流形狀阻力與卡門渦街 C4.2 建築風荷載與結構響應 C4.2.1 大氣邊界層 C4.2.2 建築風荷載的幾個概念 C4.2.3 結構風工程簡介 C4.2.4 大氣邊界層風洞實驗 習題 C5 流體中污染物的傳輸 C5.1 分子擴散 C5.1.1 菲克第一定律 C5.1.2 擴散方程 C5.1.3 瞬時點源的一維擴散 C5.1.4 瞬時點源的三維和二維擴散 C5.1.5 等強度連續點源和線源的擴散 C5.1.6 用鏡像法求解有邊界反射的濃度場 C5.2 隨流擴散 C5.2.1 隨流擴散方程 C5.2.2 隨流擴散方程求解 C5.3 湍流擴散 C5.3.1 湍流擴散概念 C5.3.2 隨流湍流擴散方程 C5.4 剪切流中的離散 C5.4.1 一維離散方程 C5.4.2 綜合應用舉例：明渠污染帶分析 C5.5 大氣污染 C5.5.1 大氣污染物分類及其危害 C5.5.2 大氣污染物監測 C5.5.3 大氣污染物擴散模型 C5.5.4 大氣環境數值模擬 C5.6 水質模型 C5.6.1 非保守性物質傳輸方程 C5.6.2 一維定常傳輸方程求解舉例 C5.6.3 S-P水質模型及其求解 C5.6.4 水質數值模擬 習題 C6 可壓縮流體一維流動 C6.1 完全氣體熱力學知識 C6.2 微弱壓縮擾動波的傳播 C6.2.1 聲速 C6.2.2 馬赫波與馬赫錐 C6.3 一維定常流動能量方程 C6.3.1 絕能流能量方程 C6.3.2 等熵流伯努利方程 C6.3.3 等熵流氣動函數 C6.4 變截面管道等熵流動 C6.5 絕熱有摩擦管流動 C6.6 等温有摩擦管流動 習題 D1 流體的物理性質 D2 單位換算表 D3 有關數學公式 D3.1 直角座標系中的矢量運算 D3.2 柱座標系中的表達式 D4 鈍體繞流阻力系數 D5 氣動函數數據 D6 常用圖形幾何性質公式 參考文獻 |
（注：目錄排版順序為從左列至右列）
工程流體力學教學資源
- 課程資源
作品名稱 | 工程流體力學 |
|---|---|
作者 | 丁祖榮 |
出版單位 | 高等教育出版社、高等教育電子音像出版社 |
策劃編輯 | 趙向東 |
責任編輯 | 趙向東 |
技術編輯 |
工程流體力學教材特色
- 該書宗旨是力求內容完整，表述準確，講解精練；在介紹重要知識點時儘量追溯其源頭，還原其歷史本來面貌；在保持流體力學構架基礎上有所創新。
- 該書按枝狀開放式結構編排，其優點是讓學生能夠自主選擇相應的習題，讓教師在補充新例題和習題時不會打亂，其他節和知識點的排序。
