流體動力穩定性（第2版） [Hydrodynamic Stabilty] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[英] 德拉津（Drazinm.P.C），W.H.Reid，Cambridge Mathematical Library 著

圖書標籤:

• 流體動力學
• 穩定性
• 船舶工程
• 海洋工程
• 控製理論
• 數學物理
• 工程數學
• 第二版
• Hydrodynamic
• 船舶設計

齣版社： 世界圖書齣版公司

ISBN：9787510040672

版次：2

商品編碼：10914325

包裝：平裝

外文名稱：Hydrodynamic Stabilty

開本：24開

齣版時間：2012-01-01

用紙：膠版紙

頁數：605

正文語種：英文

內容簡介

　　The study of hydrodynamic stability goes back to the theoretical work of Helmhoitz （1868）， KeMn （1871） and Rayleigh （1879，1880） on inviscid flows and， above all， the experimental investi gations of Reynolds （1883）， which initiated the systematic study of viscous shear flows. Reynolds's work stimulated the theoretical investigations of Orr （1907） and Sommerfeld （1908）， who inde~pendently considered small， traveling-wave disturbances of an otherwise steady， parallel flow and derived （what is now known as） the Orr-Sommerfeld equation.

內頁插圖

目錄

Foreword by John Miles
Preface
1 INTRODUCTION
1 Introduction
2 Mechanisms of instability
3 Fundamental concepts of hydrodynamic stability
4 KeMn-Helmholtzinstability
5 Break-up of a liquid jet in air
Problems for chapter 1

2 THERMAL INSTABILITY
6 Introduction
7 The equations of motion
The exact equations
The Boussinesq equations
8 The stability problem
The linearized equations
The boundary conditions
Normal modes
9 General stability characteristics
Exchange of stabilities
A variational principle
10 Particular stability characteristics
Free-free boundaries
Rigid-rigid boundaries
free-rigid boundaries
11 The cells
12 Experimentalresults
13 Some applications
Problems for chapter 2

3 CENTRIFUGAL INSTABILITY
14 Introduction
15 Instability of an inviscid fluid
Three-dimensional disturbances
Axisymmetric disturbances
Two-dimensionaldisturbances
16 Instability of Couette flow of an inviscid fluid
17 The Taylor problem
Axisymmctric disturbances
Two-dimensional disturbances
Three-dimensional disturbances
Some experimental results
18 The Dean proble
The Dean problem
The Taylor-Dean problem
19 The Gortler problem
Problems for chapter 3

4 PARALLEL SHEAR FLOWS
20 Introduction
The inviscid theory
21 The governing equations
22 General criteria for instability
23 Flows with piecewise-linear velocity profiles
Unbounded vortex sheet
Unbounded shear layer
Bounded shear layer
24 The initial-value problem
The viscous theory
25 The governing equations
26 The eigenvalue spectrum for small Reynolds numbers
A perturbation expansion
Sufficient conditions for stability
27 Heuristic methods of approximation
……
5 UNIFORM ASYMPTOTIC APPROXIMATIONS
6 ADDITIONAL TOPICS IN LINEAR STABILITY THEORY
7 NONLINEAR STABILITY
APPENDIX. A CLASS OF GENERALIZED AIRY FUNCTIONS

前言/序言

流體力學與控製理論的交匯點：復雜係統的穩定性分析 書籍名稱： 流體動力穩定性（第2版） （注：根據您的要求，以下內容是針對一本假設的、名為《流體動力穩定性（第2版）》的圖書所撰寫的、但不包含該書具體內容的詳細簡介，專注於描述其可能涵蓋的、與之相關的、更廣闊的理論基礎、分析方法和應用領域。） --- 導言：從經典到現代的動力學挑戰 本書旨在構建一個堅實的理論框架，用以剖析那些由流體運動內在特性所決定的復雜係統的穩定性問題。它將焦點置於動力係統理論與連續介質力學的交叉領域，探討如何利用先進的數學工具來量化和預測流體係統在受到擾動時，是趨於恢復平衡狀態，還是演化齣新的、非綫性的、甚至混沌的行為。 我們深知，流體力學現象的廣譜性——從邊界層分離到大氣環流，從管道內的湍流到船舶在波浪中的運動——其核心挑戰往往歸結為穩定性判據的建立與求解。本導論部分將迴顧經典的綫性穩定性理論（如瑞利判據、開爾文-亥姆霍茲不穩定性），但更著重於引導讀者邁入非綫性動力學和高維係統的復雜性。我們將從經典熱力學第二定律所揭示的耗散特性齣發，確立研究對象的基本物理邊界。 第一部分：穩定性分析的數學基石 本部分將詳盡闡述用於分析係統穩定性的核心數學工具。這並非對傳統流體力學方程的簡單復述，而是側重於如何將這些偏微分方程轉化為可分析的動力學模型。 1. 譜分析與特徵值問題 穩定性分析的基石在於綫性化。我們首先需要對描述流體運動的非綫性偏微分方程（如納維-斯托剋斯方程的擾動形式）進行綫性化處理。本章將深入探討如何將這些擾動方程轉化為一類特徵值問題。對於特定的幾何配置和邊界條件，解的穩定性和演化率完全由特徵值的實部決定。我們將詳細討論： 離散化技術與截斷誤差： 如何使用譜方法（如Chebyshev配置）或有限差分/有限元方法將無窮維問題轉化為有限維代數問題，並分析由此引入的數值穩定性問題。 算子理論基礎： 將綫性化後的演化方程錶示為半群算子，探討算子的譜隙（Spectral Gap）與係統穩定性的直接關係。 2. 雙麯與拋物方程的對比分析 流體動力學方程組混閤瞭雙麯（對流項）和拋物（粘性項）特性。本章將對比分析這兩種數學類型的穩定性特徵。對於純對流占主導的係統（如淺水波），我們將聚焦於特徵綫分析和能量方法，特彆是如何處理波的傳播與耗散的相互作用。對於高粘性或擴散主導的係統，我們將側重於最大模原理及其在證明穩定上界方麵的應用。 3. 攝動理論與不適定性 在物理係統邊界處或特定參數（如雷諾數）附近，係統可能展現齣奇異攝動的行為。本節將介紹如何利用漸近展開法，如匹配邊界層理論，來捕捉那些僅存在於特定空間區域內的不穩定模態。同時，也將討論某些理想化模型（如無粘流）可能導緻的問題，例如瘙癢模態（Inviscid Modes）的齣現，這通常需要引入更精細的能量耗散機製或更復雜的數學處理。 第二部分：復雜流動中的非綫性動力學 當係統偏離綫性化假設時，即進入非綫性穩定性的範疇。本部分是全書理論深度的體現，旨在解析流體係統如何從穩定態過渡到復雜、不可預測的狀態。 4. 龐加萊-李雅普諾夫理論在流體力學中的應用 非綫性分析的核心在於李雅普諾夫穩定性。我們將探討如何構造閤適的李雅普諾夫函數來判斷流體流場（如湍流的初級階段）的全局或局部穩定性，而無需顯式求解時間演化方程。這包括對能量泛函、耗散率泛函的精確定義與分析。 5. 分岔理論與模態競爭 從穩定的層流到不穩定的湍流，轉變通常不是突變的，而是通過分岔過程實現的。本章將集中討論流體力學中常見的分岔類型： 超臨界和次臨界分岔： 解釋在不同物理參數下，穩定解如何轉變為新的、非零振幅的周期性或擬周期性解（如泰勒-庫埃特流中的渦鏇結構）。 混沌的早期跡象： 分析涉及鞍節點、霍普夫分岔等，它們預示著係統可能進入混沌狀態。我們還將介紹洛倫茲吸引子等低維模型在理解高維流體係統中的啓發意義。 6. 湍流的結構與內在穩定性 湍流是流體動力學中最具挑戰性的穩定/不穩定問題。本書將不直接嘗試“求解”湍流，而是從湍流的結構穩定性角度切入。我們將考察： 相乾結構穩定性： 那些在統計平均流中保持不變的特定渦鏇結構（如剪切層中的層流帶），它們自身的穩定性如何決定瞭湍流的整體特性。 多尺度相互作用： 在多尺度係統中，大尺度結構的不穩定如何通過非綫性耦閤驅動小尺度能量的耗散，並討論尺度分離在穩定性分析中的局限性。 第三部分：邊界、耦閤與實際工程挑戰 穩定性分析必須植根於具體的物理約束和外部環境。本部分討論係統邊界的復雜性及其對整體穩定性的決定性作用。 7. 自由錶麵與界麵穩定性 當係統包含不可壓縮流體與氣體的界麵（如海洋波浪、氣泡動力學）或兩種不同流體間的界麵時，穩定性分析需要整閤錶麵張力和重力的影響。我們將分析： 開爾文-亥姆霍茲不穩定性（界麵版本）： 重點分析不同密度流體在剪切作用下産生的波浪模態，以及這些模態的飽和機製。 瑞利-泰勒不穩定性（反置密度層）： 討論重力驅動下，密度不穩定的指數增長，並引入對非綫性發展的修正模型。 8. 結構-流體耦閤係統 在許多實際應用中，流體與周圍的彈性結構（如管道、機翼、生物組織）之間存在著動態反饋。本章將概述流固耦閤動力學的穩定性分析方法： Flutter（顫振）分析： 在航空航天領域，結構固有頻率與流體誘導的負阻尼之間的耦閤可能導緻災難性的振蕩。我們將運用模態阻尼比的概念來區分阻尼振蕩和失穩發散。 吸積與耗散的平衡： 分析結構柔順性如何改變係統本徵頻率，以及何時流體能量的輸入會超過結構的固有耗散能力，導緻結構性失穩。 結論：麵嚮控製的設計與預測 全書最終目標是將理論穩定性分析轉化為可操作的工程準則。我們總結瞭如何利用對不穩定模態的深入理解，設計齣能夠抑製或推遲失穩的控製策略。這包括： 被動控製： 通過優化幾何形狀或引入耗散材料來改變係統的本徵穩定性。 主動控製： 基於李雅普諾夫函數的反饋控製方法，或利用模態振幅的實時監測來實施擾動抑製，目標是將係統維持在一個穩定的、可接受的運行區間內。 本書適閤於高年級本科生、研究生以及從事流體力學、航空航天、海洋工程和復雜係統分析的工程師和研究人員。它要求讀者具備紮實的微積分、綫性代數基礎，並對偏微分方程有基本的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺就像是在探索一個精妙的宇宙，每個擾動都是一顆微小的星辰，而穩定性就是這些星辰運行的規律。作者的敘述風格非常吸引人，他沒有使用那種枯燥乏味、公式堆砌的語言，而是用一種近乎詩意的筆觸，描繪齣流體在各種誘惑和對抗中展現齣的生命力。我沉浸在對湍流形成的解釋中，感受著從有序到無序的轉變，那種混沌美學讓我著迷。書中對一些經典的不穩定性現象，如科馬諾不穩定性、泰勒-庫埃特不穩定性等，都進行瞭深入淺齣的剖析，讓我對這些現象的成因和發展有瞭全新的認識。我發現自己常常會在閱讀時停下來，細細品味作者的文字，想象著那些流體粒子在空間中的舞蹈。這本書不僅僅是一本學術專著，更像是一部關於流體運動哲學的小冊子，它引導我去思考事物的本質，去理解變化中的不變，以及無序中的某種內在秩序。對於那些渴望在流體動力學中尋找美學和哲思的讀者來說，這本書絕對不容錯過。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度著實令人印象深刻，它不僅僅是知識的堆砌，更是一種思維方式的引導。作者在梳理流體動力穩定性的發展脈絡時，顯得遊刃有餘，從經典的理論模型到前沿的研究進展，都做瞭詳盡的介紹。我尤其欣賞書中對不同穩定性判據的比較分析，以及它們各自的優缺點和適用範圍。這讓我能夠更辯證地看待問題，不被單一的理論所束縛。在閱讀過程中，我發現自己對一些曾經模糊不清的概念有瞭豁然開朗的感覺，比如邊界層穩定性、對流不穩定性等等，這些復雜的現象在書中得到瞭清晰的闡釋。而且，作者在引用文獻時也非常嚴謹，很多重要的研究成果都被恰當地提及，為讀者進一步深入研究提供瞭寶貴的綫索。雖然這本書的數學推導部分需要一定的基礎，但作者在保證嚴謹性的同時，也盡量照顧到不同層次的讀者，通過大量的解釋和類比，幫助我們理解其中的邏輯。這本書無疑是流體動力穩定性領域的一部力作，它既有理論的深度，又有對實踐的關照，是一本值得反復研讀的參考書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排非常閤理，從基礎概念入手，逐步深入到更復雜的理論和模型，使得學習過程非常流暢。我特彆欣賞書中對數學工具的應用方式，作者並不是簡單地列齣公式，而是會詳細解釋每個公式的來源和物理意義，這大大降低瞭理解難度。即使對於我這樣數學基礎相對薄弱的讀者，也能在作者的引導下逐步掌握。書中對多種流體穩定性理論的介紹，特彆是對綫性穩定性理論的詳細闡述，為我打下瞭堅實的基礎。而後續對非綫性穩定性和分岔理論的探討，更是將我的視野拓寬到瞭全新的領域。我發現自己對許多曾經睏擾我的問題，比如為什麼某些小的擾動會放大，為什麼流體會從一種狀態跳躍到另一種狀態，都有瞭更清晰的理解。而且，作者在講解過程中，穿插瞭大量的曆史背景和研究趣聞，這讓閱讀過程更加生動有趣，也讓我對流體動力穩定性這一學科的發展有瞭更深的認識。這本書是我在流體動力學領域學習道路上的一個重要裏程碑。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期在工程領域工作的工程師，我一直在尋找一本能夠係統性地提升我對流體係統不穩定行為理解的書籍。這本書無疑滿足瞭我的需求。它不僅提供瞭紮實的理論基礎，更關鍵的是，它教會瞭我如何從工程的角度去分析和預測流體的不穩定性。書中關於各種常見流體係統（如管道流動、翼型流動、自由錶麵流動等）的穩定性分析方法，非常貼閤實際工程中的應用場景。我尤其喜歡其中關於非綫性穩定性理論的章節，這部分內容往往是許多初級教材所忽略的，但它對於理解真實的、復雜的流體行為至關重要。作者在講解時，並沒有迴避復雜的數學工具，但同時又強調瞭這些工具在物理意義上的解釋，讓我在應用時更有底氣。此外，書中還包含瞭一些關於如何通過數值模擬來研究流體穩定性的介紹，這對於我來說非常有價值，可以指導我在工作中進行更有效率的模擬分析。總而言之，這是一本兼具理論高度和工程實用性的優秀教材，它為我提供瞭一個全新的視角來審視我所麵對的工程問題。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是打開瞭我對流體動力學理解的一扇新大門！雖然我並非科班齣身，對一些高深的數學公式望而卻步，但作者用一種非常直觀和有條理的方式，將原本抽象的概念一一拆解。我特彆喜歡書中通過大量精心設計的圖示來解釋穩定性理論的各個方麵，這讓我能夠更清晰地看到不同擾動如何影響流體的行為，以及哪些因素會促使流體迴歸穩定或走嚮失穩。即便是一些復雜的數學推導，作者也會用通俗易懂的語言先行鋪墊，再逐步引入，使得整個學習過程不至於讓人感到窒息。更讓我驚喜的是，書中還穿插瞭一些實際應用案例，比如航空航天、氣象預報等領域是如何運用流體動力穩定性原理來解決實際問題的。這些案例讓原本枯燥的理論變得生動起來，也讓我深刻體會到這項研究的價值和重要性。我曾一度認為流體動力學過於艱澀難以理解，但這本書徹底顛覆瞭我的看法。它就像一位循循善誘的良師，耐心引導著我一步步探索流體運動的奧秘。我強烈推薦給所有對流體動力學感興趣，或者需要在工作中應用相關知識的讀者。

評分☆☆☆☆☆

活動時買來用來收藏的，還沒看，感覺還不錯。

評分☆☆☆☆☆

物流給力，外文書籍印刷較好

評分☆☆☆☆☆

《流體動力學穩定性(第2版)(英文版)》是一部全麵流體動力學穩定性的專著。《流體動力學穩定性(第2版)(英文版)》適用於物理、力學專業的研究生、教師和相關的科研人員。

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The study of hydrodynamic stability goes back to the theoretical work of Helmhoitz （1868）， KeMn （1871） and Rayleigh （1879，1880） on inviscid flows and， above all， the experimental investi gations of Reynolds （1883）， which initiated the systematic study of viscous shear flows. Reynolds's work stimulated the theoretical investigations of Orr （1907） and Sommerfeld （1908）， who inde~pendently considered small， traveling-wave disturbances of an otherwise steady， parallel flow and derived （what is now known as） the Orr-Sommerfeld equation.The study of hydrodynamic stability goes back to the theoretical work of Helmhoitz （1868）， KeMn （1871） and Rayleigh （1879，1880） on inviscid flows and， above all， the experimental investi gations of Reynolds （1883）， which initiated the systematic study of viscous shear flows. Reynolds's work stimulated the theoretical investigations of Orr （1907） and Sommerfeld （1908）， who inde~pendently considered small， traveling-wave disturbances of an otherwise steady， parallel flow and derived （what is now known as） the Orr-Sommerfeld equation.

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用的紙質是黃皮紙。。。用標準的印不行嗎。。。

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