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粘性流體力學(化學工業出版社十五五普通高等教育規劃教材)

  • 作者：編者:蔡偉華|責編:于水
  • 出版社：化學工業
  • ISBN：9787122517975
  • 出版日期：2026/11/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：335
人民幣：RMB 69 元      售價：元
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內容大鋼
    《粘性流體力學》全書共分為12章，主要包括粘性流體力學基礎知識、粘性流體力學基本方程、邊界層運動、流動穩定性和轉捩、湍流、湍流邊界層、各向同性湍流、槽道湍流及壁湍流減阻、圓柱繞流、射流、湍流熱對流、粘彈性流體動力學基礎等，為讀者進一步理解和解決粘性流體流動與換熱基礎問題提供重要的基礎知識。
    本書可作為能源動力、航空航天、機械、化工、環境工程、水利工程、土木工程、核科學與技術等非力學工科專業的低年級研究生和高年級本科生教材，並可供相關專業教師、科研人員和工程技術人員參考。
作者介紹
編者:蔡偉華|責編:于水
    蔡偉華，東北電力大學能源與動力工程學院教授，博士生導師，副院長，入選2021年度國家青年高層次人才計劃，吉林省拔尖創新人才工程和吉林省有突出貢獻中青年專家。高等學校工程熱物理專業委員會理事、中國動力工程學會儲能專業委員會委員和青年工作委員會委員、中國核學會研究堆與新堆分會理事和中國造船工程學會船舶動力分會委員。主要從事液化天然氣、核能和氫能領域多相流動與傳熱基礎理論、實驗和模擬方面的研究工作。作為項目負責人主持國家自然科學基金企業聯合基金項目、面上基金項目，吉林省重點研發項目等縱向課題以及企業委託項目等30余項。在流體領域頂級期刊J. Fluid Mech.、Phys. Fluids、Phys. Rev. E、Phys. Rev. Fluids，傳熱領域著名期刊Int. J. Heat Mass Tran.、Appl. Therm. Eng.以及數學領域著名期刊Appl. Math. Model等發表SCI論文200余篇(第一作者/通訊作者150余篇)。獲黑龍江省自然科學一等獎、吉林省技術發明二等獎和吉林省青年科技獎；授權國家發明專利20余項；主編和參編教材3部，出版學術專著1部。
目錄
第1章 粘性流體力學基礎
  1.1 粘性流體力學的發展歷程
    1.1.1 早期萌芽與直觀認識
    1.1.2 經典理論的奠基（17?18世紀）
    1.1.3 粘性流體力學的正式誕生（19世紀）
    1.1.4 理論突破與應用擴展（20世紀）
    1.1.5 當代發展與新挑戰（21世紀）
  1.2 粘性流體力學的研究意義及範疇
  1.3 粘性流體力學的基本研究方法
  1.4 流體的分子輸運性質
    1.4.1 粘性係數
    1.4.2 熱傳導係數
    1.4.3 質量擴散係數
    1.4.4 基於輸運係數的無量綱量
  1.5 流體的運動與變形
    1.5.1 應變變化率張量
    1.5.2 反對稱張量和渦量
  1.6 流體的表面應力張量
    1.6.1 質量力
    1.6.2 表面力
  1.7 牛頓流體本構方程
  思考題一
  習題一
第2章 粘性流體力學基本方程
  2.1 描述流體運動的兩種方法
    2.1.1 拉格朗日法
    2.1.2 歐拉法
    2.1.3 拉格朗日法與歐拉法之間的關係
  2.2 雷諾輸運方程
  2.3 連續性方程
  2.4 雷諾第二輸運方程
  2.5 動量方程
  2.6 能量方程
  2.7 粘性流體力學基本方程組的封閉性問題
  2.8 定解條件和定解問題的適定性
    2.8.1 固體壁面的邊界條件
    2.8.2 流體分界面的邊界條件
    2.8.3 流動進出口的邊界條件
  2.9 粘性流體力學的相似律和量綱分析
    2.9.1 基本方程組和邊界條件的無量綱化
    2.9.2 相似律
    2.9.3 決定性相似準則數
    2.9.4 量綱分析
  2.10 流體的旋渦運動及渦量方程
    2.10.1 渦量輸運方程
    2.10.2 擬渦能輸運方程
  思考題二
  習題二
第3章 邊界層流動
  3.1 剪切層的基本概念

  3.2 邊界層的典型特徵
    3.2.1 邊界層的基本結構
    3.2.2 邊界層內湍流猝發過程
    3.2.3 邊界層的特徵參數
  3.3 二維邊界層微分方程
    3.3.1 層流邊界層微分方程
    3.3.2 湍流邊界層微分方程
  3.4 邊界層方程的積分近似解
    3.4.1 層流邊界層動量積分方程
    3.4.2 湍流邊界層動量積分方程
    3.4.3 裹入方程
  3.5 邊界層方程的相似解
    3.5.1 剪切層的相似概念
    3.5.2 平板層流邊界層的近似計算
  3.6 邊界層分離
    3.6.1 流動發生分離的必要條件
    3.6.2 流動分離的發生機制
  3.7 溫度邊界層及相關方程
  思考題三
  習題三
第4章 流動穩定性和轉捩
  4.1 流動穩定性的一般表述
  4.2 平行剪切流的穩定性分析
    4.2.1 二維平行流的小擾動方程
    4.2.2 奧爾-索末菲方程
    4.2.3 邊界條件
    4.2.4 特徵值問題和穩定性判據
    4.2.5 典型結果
    4.2.6 奧爾-索末菲方程的主要特性
  4.3 Kelvin-Helmholtz不穩定性
    4.3.1 基本物理現象
    4.3.2 控制方程
    4.3.3 流動演化特徵與失穩機理
  4.4 瑞利-泰勒不穩定性
    4.4.1 基本物理現象
    4.4.2 控制方程
    4.4.3 流動演化特徵與失穩機理
    4.4.4 線性穩定性分析
  4.5 邊界層流動的轉捩
    4.5.1 基本物理過程
    4.5.2 感受性階段
    4.5.3 線性失穩階段
    4.5.4 非線性失穩階段
    4.5.5 湍斑的形成和發展
  思考題四
  習題四
第5章 湍流
  5.1 湍流的基本概念
  5.2 湍流的統計方法
    5.2.1 隨機變數的概率和概率密度

    5.2.2 時間平均法
    5.2.3 空間平均法
    5.2.4 系綜平均法
    5.2.5 平均值和脈動值的運算關係式
    5.2.6 湍流度
  5.3 湍流的基本方程
    5.3.1 連續性方程
    5.3.2 雷諾時均方程
    5.3.3 脈動量的運動方程
    5.3.4 雷諾應力的物理意義
  5.4 湍流的其他相關方程
    5.4.1 不可壓縮流體湍流平均運動的動能方程
    5.4.2 雷諾應力輸運方程和湍動能輸運方程
  5.5 湍流的模式理論
    5.5.1 渦粘假設
    5.5.2 普朗特混合長度模型
    5.5.3 一方程模型和兩方程模型
    5.5.4 雷諾應力模式
    5.5.5 代數應力模式
  思考題五
  習題五
第6章 湍流邊界層
  6.1 湍流邊界層的綜合特徵
    6.1.1 湍流邊界層的複合層性質
    6.1.2 壁面律和內層結構
    6.1.3 速度虧損律
  6.2 擬序結構與湍流猝發
    6.2.1 擬序結構的形態
    6.2.2 擬序結構的形成與演化
    6.2.3 湍流猝發與壁面阻力的形成
  思考題六
  習題六
第7章 各向同性湍流
  7.1 各向同性湍流的基本概念
  7.2 相關函數和Fourier譜分析
    7.2.1 相關函數
    7.2.2 湍譜分析
  7.3 不可壓縮流體均勻各向同性湍流的動力學方程及能量級串過程
  7.4 不可壓縮流體均勻各向同性湍流中的特徵尺度
  7.5 Kolmogorov局部各向同性湍流及其性質
  思考題七
  習題七
第8章 槽道湍流及壁湍流減阻
  8.1 槽道湍流的基本概念
  8.2 槽道湍流的平均運動方程
  8.3 槽道湍流的平均速度分佈
  8.4 壁湍流減阻控制
    8.4.1 雷諾應力與湍流壁面摩擦阻力的關係
    8.4.2 壁湍流減阻的被動控制
    8.4.3 壁湍流減阻的主動控制

  思考題八
  習題八
第9章 圓柱繞流
  9.1 圓柱繞流的基本概念
  9.2 單圓柱繞流
    9.2.1 基本概念與現象特徵
    9.2.2 相關的無量綱參數
    9.2.3 基本流動狀態
    9.2.4 阻力特性
  9.3 雙圓柱繞流
    9.3.1 串聯雙圓柱
    9.3.2 並聯雙圓柱
    9.3.3 交錯雙圓柱
  9.4 圓柱群繞流
    9.4.1 三圓柱繞流
    9.4.2 四圓柱繞流
    9.4.3 群樁繞流
  思考題九
  習題九
第10章 射流
  10.1 射流的基本概念
    10.1.1 射流的分類
    10.1.2 射流的基本應用
  10.2 層流射流
    10.2.1 平面層流射流
    10.2.2 圓形層流射流
  10.3 自由湍動射流
    10.3.1 自由湍動射流的一般特性
    10.3.2 平面湍動射流
    10.3.3 圓形湍動射流
  10.4 湍動衝擊射流
    10.4.1 平面湍動衝擊射流
    10.4.2 圓形湍動衝擊射流
  思考題十
  習題十
第11章 湍流熱對流
  11.1 Rayleigh-Benard熱對流的基本概念
    11.1.1 Rayleigh-Benard典型流動特徵
    11.1.2 Rayleigh-Benard經典應用實例
  11.2 基本控制方程與無量綱參數
    11.2.1 Oberbeck-Boussinesq近似方程
    11.2.2 控制參數與響應參數
  11.3 湍流熱對流的標度律
  11.4 大尺度環流與羽流結構
    11.4.1 大尺度環流的發現與形成機制
    11.4.2 LSC動力學特性
    11.4.3 羽流傳熱與形態演變
  11.5 邊界層動力學
    11.5.1 邊界層厚度
    11.5.2 邊界層的失穩與湍流化

  11.6 旋轉熱對流
    11.6.1 控制方程及Taylor-Proudman定理
    11.6.2 旋轉效應對湍流熱對流的影響
  思考題十一
  習題十一
第12章 粘彈性流體動力學基礎
  12.1 非牛頓流體及其分類
    12.1.1 非牛頓流體的種類
    12.1.2 高聚物和表面活性劑
  12.2 非牛頓流體的流變學特性及測量
    12.2.1 流變學特性
    12.2.2 流變學參數的測量方法及結果
  12.3 粘彈性流體的本構方程
    12.3.1 廣義牛頓流體模型
    12.3.2 線性粘彈性流體模型
    12.3.3 非線性粘彈性流體模型
  12.4 粘彈性流體的獨特流動特性
    12.4.1 法嚮應力差非零
    12.4.2 其他彈性效應
    12.4.3 剪切稀化
    12.4.4 二次流動
    12.4.5 各向異性
    12.4.6 彈性不穩定及彈性湍流
    12.4.7 湍流減阻
  思考題十二
  習題十二
附錄
  附錄A 傅里葉變換
  附錄B 場論基礎
  附錄C 笛卡爾坐標系中張量的基本運算
  附錄D 正交曲線坐標系及其中的粘性流體動力學基本方程
  附錄E 雅可比行列式
參考文獻

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