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| 編輯推薦： |
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本书遵循教育部教指委相关指导文件和高等院校学生学习规律编写而成。践行四新理念，融入思政元素，注重理论与实践相结合。
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| 內容簡介： |
本书是著名流体力学家中山泰喜（Yasuki Nakayama）教授编写的一本流体力学入门教材。全书共16章，主要介绍了流体的基本性质、流体静力学与动力学的基本概念、一维流动的守恒方程、量纲分析与相似性原理、流体在管道及明渠内的流动、流动带来的阻力与升力、流速与流量的测量方法、黏性流体动力学基础、理想流体动力学基础、可压缩流动、非稳态流动、计算流体力学、流动可视化等内容。
本书系统地阐述了流体力学的基本规律与应用，由简入繁，层层递进，深入浅出地讲解了相关基础概念与数学方法，有利流体力学零基础的读者快速入门。尤其是“计算流体力学”与“流动可视化”两章，在国内的流体力学入门教材中鲜有提到，为本书的一大特色。另外，本书还配备了丰富的插图与例题，有助于读者对相关内容形成更深入的认识。
本书可作为动力、能源、机械、化工、水利等专业的本科生教材或辅助教材，也可供相关工程技术人员参考。
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| 關於作者： |
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吴健，1985年出生，民盟盟员，哈工大能源学院教授/博导、国际合作部副部长。2006，2008，本科和硕士毕业于哈工大；2012博士毕业于法国普瓦提埃大学；之后在CNRS-普瓦提埃大学、西班牙塞维利亚大学、CNRS-洛林大学工作。2017年回国入职哈工大，2018年入选国家级青年人才。主要研究方向为多物理场流动与传热、计算流体力学及其应用、环境模拟技术与装备、流-固耦合动力学等。已发表SCI论文100余篇、国内期刊论文10余篇。担任中国力学会流体力学专委会电磁流体力学专业组副组长、中国物理学会静电委员会委员，《Physica Scripta》等期刊编委。
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| 目錄：
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目录
译者序
前言
第1章流体力学的历史
1.1日常生活中的流体力学
1.2流体力学的起源
第2章流体的基本性质
2.1流体
2.2单位和量纲
2.2.1绝对单位制
2.2.2量纲
2.3密度、比重和比热容
2.4黏度
2.5牛顿流体和非牛顿流体
2.5.1宾汉流体（塑性流体）
2.5.2拟塑性流体（假塑性流体）
2.6表面张力
2.7可压缩性
2.8理想气体的特性
2.9练习题
第3章流体静力学
3.1压强
3.1.1压强的单位
3.1.2绝对压强和表压强
3.1.3压强的特点
3.1.4静止流体中的压强
3.1.5压力的测量
3.2液体容器上的作用力
3.2.1作用在堤岸或闸门上的水压
3.2.2将圆柱体管壁撕裂的力
3.3阿基米德原理
3.4相对稳定状态
3.4.1匀加速直线运动
3.4.2旋转运动
3.5练习题
目录目录第4章流动基础
4.1流线、脉线、迹线和流管
4.2定常流动和非定常流动
4.3三维、二维和一维流动
4.4层流与湍流
4.5雷诺数
4.6不可压缩和可压缩流体
4.7液体的旋转和自旋
4.8环量
4.9练习题
第5章一维流动的流动特性守恒机制
5.1连续性方程
5.2能量守恒
5.2.1伯努利方程
5.2.2伯努利方程的应用
5.3动量守恒
5.3.1动量方程
5.3.2动量方程的应用
5.4角动量守恒
5.4.1角动量方程
5.4.2水泵或水车的功率
5.5练习题
第6章黏性流体的流动
6.1连续性方程
6.2纳维-斯托克斯方程
6.2.1体积力
6.2.2表面力
6.2.3黏性力
6.3层流的速度分布
6.3.1平行板间的流动
6.3.2圆形管中的流动
6.4湍流的速度分布
6.5边界层
6.5.1边界层的发展
6.5.2边界层的运动方程
6.5.3边界层的分离
6.6润滑理论
6.7练习题
第7章管内流动
7.1入口处的流动
7.2管道摩擦损失
7.2.1层流
7.2.2湍流
7.3非圆管道的管道摩擦损失
7.4管路中的损失
7.4.1截面突变引起的损失
7.4.2渐变面积引起的损失
7.4.3流动方向改变引起的损失
7.4.4分支管道与合流管道
7.4.5阀门与龙头
7.4.6管路的总损失
7.5扬程
7.6练习题
第8章明渠的流动
8.1具有恒定截面和流速的明渠中的流动
8.2水道的最佳横截面形状
8.2.1圆形水道
8.2.2矩形水道
8.3比能
8.3.1恒定流量
8.3.2恒定比能
8.3.3恒定水深
8.4水跃
8.5练习题
第9章阻力和升力
9.1物体周围的流动
9.2作用在物体上的力
9.3物体的阻力
9.3.1阻力系数
9.3.2圆柱体的阻力
9.3.3球体的阻力
9.3.4平板的阻力
9.3.5旋转圆盘上的摩擦力矩
9.4物体的升力
9.4.1升力的发展
9.4.2翼
9.5空化
9.6练习题
补充数据
第10章量纲分析和相似性原理
10.1量纲分析
10.2白金汉π理论
10.3量纲分析的应用举例
10.3.1球体的流动阻力
10.3.2管路摩擦造成的压力损失
10.4相似性原理
10.4.1决定流动相似性的无量纲组
10.4.2模型测试
10.5练习题
第11章流速和流量的测量
11.1流速的测量
11.1.1皮托管
11.1.2热线风速仪
11.1.3激光多普勒风速仪
11.2流量的测量
11.2.1容器收集法
11.2.2流量限制法
11.2.3面积流量计
11.2.4容积式流量计
11.2.5涡轮流量计
11.2.6涡街流量计
11.2.7超声波流量计
11.2.8磁流量计
11.2.9科里奥利流量计
11.2.10热质量流量计
11.2.11流体流量计
11.2.12堰
11.3练习题
第12章理想流体流动
12.1欧拉运动方程
12.2速度势
12.3流函数
12.4复势
12.5势流案例
12.5.1简单案例
12.5.2流动的叠加
12.6保角映射
12.7练习题
第13章可压缩流体的流动
13.1热力学特性
13.2声速
13.3马赫数
13.4一维可压缩流动的基本方程
13.4.1皮托管的修正
13.5等熵流动
13.5.1管流（截面变化的影响）
13.5.2收缩喷管
13.5.3收缩-扩张喷管
13.6激波
13.7范诺流和瑞利流
13.8练习题
第14章非稳态流动
14.1U形管中液柱的振荡
14.1.1无摩擦阻力
14.1.2层流摩擦阻力
14.2管道中的压力传播
14.3管道中的瞬态流动
14.4管道中压力波的速度
14.5水锤
14.5.1阀门瞬时关闭的情况
14.5.2阀门缓慢关闭的情况
14.6流体振荡
14.7练习题
第15章计算流体力学
15.1离散化方法
15.1.1基于欧拉法的解法
15.1.2基于拉格朗日法的解法
15.1.3基于元胞自动机法的解
15.2不可压缩流体
15.2.1有限差分法
15.2.2有限体积法
15.2.3有限元法
15.2.4涡量法
15.2.5格子玻尔兹曼法
15.3可压缩流体
15.3.1时间步进法
15.3.2边界元法
15.3.3特征线法
15.4湍流
15.4.1直接数值模拟
15.4.2数值黏度法
15.4.3大涡模拟
15.4.4雷诺平均模型
15.5自由界面流动
15.5.1标记网格法
15.5.2流体体积法
15.5.3粒子法
补充数据
参考文献
第16章流动可视化
16.1技术分类
16.2实验可视化方法
16.2.1壁面示踪法
16.2.2丝线法
16.2.3直接注入示踪法
16.2.4化学反应示踪法
16.2.5电控示踪法
16.2.6光学示踪法
16.3计算机辅助可视化方法
16.3.1可视化图像分析法
16.3.2测量数据可视化法
16.3.3数值分析数据可视化法
16.3.4数值数据表示法
参考答案
符号表
索引
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| 內容試閱：
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前言
这本书是为学习机械工程或土木工程的学生及初级工程师编写的流体力学教材或指导书。近年来，可视化技术和计算流体力学取得了令人震撼的进展。本书努力以易于理解的方式介绍流体力学及其最新的进展，并将理论研究与实际现象进行了比较。
流体力学一直分为侧重实验的“水力学”和基于理论的“流体动力学”。然而，近年来，这两者已经被融合为不可分割的“流体力学”。由于计算机技术的进步，可视化技术和计算流体力学得到了很好的发展，这为流体力学以上两个分支的融合做出了巨大贡献。
本书有以下特点：
1）提供了许多插图、照片和相关的有趣的现象，便于阅读。
2）插入了18位为流体力学发展做出杰出贡献的先驱者的肖像素描，并附有他们在该领域成就的简要描述。
3）在脚注中列出了相关的重要书籍和论文，以便于深入研究。
4）每章末尾附带练习题，读者可以测试自己对该章内容的理解程度。
5）在书的前部插入25张彩色图像，以帮助读者理解流动可视化和计算流体力学。相对于上一版的14张图像，本修订版增加至25张。
6）替换、增加了许多计算流体力学和流动可视化的视频（电子书）和插图。
本书所有章节都经过了重审，并对大多数章节进行了多处修改，以便更好地理解流体力学。其中，由于过去几十年的巨大发展，第15章“计算流体力学”经历了最大幅度的修改。
令人遗憾的是，中山泰喜教授于2016年去世，享年99岁。他在去世前正准备本书的第2版，他强烈的出版意愿促使我们去完成他的遗愿。
我们要感谢英国谢菲尔德的约翰·蒂佩茨博士，他校对了这本书，并提供了许多有益的改进建议。
我们要特别感谢Yokendo有限公司，他们允许我们在英文版的第2版书中使用日文版中的图表和插图。
我们也要特别感谢日本可视化学会，他们允许我们使用各种会议记录、期刊和其他出版物。
我们还要感谢ANSYS公司，他们允许我们使用ANSYS Fluent 17.0来创建电子版中基于计算流体力学的流体流动动画。
最后，我们要感谢爱思唯尔的编辑和出版团队，他们为我们提供了极大的帮助与合作。
Kazuyasu Izawa
Makoto Oki
Katsumi Aoki
译者序
日本学者撰写的导论书或教材一般都具有深入浅出的写作风格和严谨的学术态度、注重实际应用、注重读者体验等特点，并且常能形成自己的风格。作为流体力学的入门教材，中山泰喜教授的这本《流体力学导论（原书第2版）》因其简明深刻、通俗易懂的特点，在日本乃至全球范围内得到了广泛的认可。从古老的罗马水渠到如今各种流动可视化技术，中山泰喜教授用他渊博的学识为我们深入浅出地讲述了丰富而神奇的流体世界。
流体力学的理论纷繁复杂，从不可压缩流体到可压缩流体，从理想流体到黏性流体，从稳定的层流到混沌的湍流，虽然控制方程只有几个，但这些方程在不同情景下表现出的形式却千变万化，这也正是流体力学令初学者头痛的地方。本书从最简单的历史故事讲起，将概念背后的意义、方程变化的原因以及流体理论的应用娓娓道来。本书使用了大量清晰且生动的图片，力争降低阅读难度和学习门槛，为初学者在流体力学的学习道路上提供一个“顺手的拐杖”。
本书在翻译过程中遵循着以下原则：
1）本书由英文版翻译而来，但在翻译的过程中，某些段落和标识参考了日文原版《新編流体の力学》。
2）很多专业名词保留了英文原文，以便读者继续深入学习。
3）英文版中有少许错误，在翻译时参考日文版进行了更正。
本书共16章，首先，从流体力学的历史开始讲起，介绍流体力学的基本概念，走进流体静力学的世界，探究静止流体对外界的作用。之后，引入流体流动的基本概念，并以最简单的一维流动为例，带领读者首次推导了流体力学中最重要的控制方程。由于我们日常生活中流体都是有黏性的，“黏性流体的流动”这一章介绍了黏性在流体运动中发挥的作用。掌握好以上理论后，读者已经具备一定的分析能力，可以开始解决一些具体问题了，如求解水在管道内部以及明渠里面的流动，流体因为流动而产生的阻力或升力，掌握流体流速和流量的测量方法等。成功应用前6章所学理论之后，读者将进一步学习更丰富的流动知识，如量纲分析与相似性理论、势流理论、可压缩流动理论、非稳态流动理论等。在本书的最后两章，中山泰喜教授还介绍了计算流体力学与流动可视化技术，这在其他流体力学入门教材中几乎难以见到，这两章充分体现了中山泰喜教授多年来在可视化领域的深厚积累与思考，相信读者从这两章里一定能获得额外的收获！
本书由哈尔滨工业大学吴健教授统筹翻译，刘洋、彭宇星协助翻译。研究生刘光泽、秦玉阳、杨紫逸、李典等参与了部分翻译和校稿工作，在此向这些研究生们表示感谢！同时感谢机械工业出版社李彤编辑为本书顺利出版所付出的巨大努力！顺便说一下，吴健和刘洋是大学本科同班同学和室友，这是他们毕业18年后的第一次合作。刘洋平时学的日语终于派上用场了。
中山泰喜教授于1916年9月13日出生于日本爱知县丰田市，于2016年2月2日去世，享年99岁。直到生命的最后一刻，这位国际可视化领域的杰出引领者还在坚持完善这本书。
由于时间仓促和译者水平所限，书中难免有不妥乃至错误之处，敬请批评指正！
译者
2024年8月30日
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