超聲速湍流剪切層(第2版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 亞曆山大·J.斯米茨(AlexanderJ. 著

圖書標籤:

• 超聲速流動
• 湍流
• 剪切層
• 氣動聲學
• 計算流體力學
• 航空航天
• 流體力學
• 物理
• 工程
• 第二版

店鋪： 文軒網少兒專營店

齣版社： 航空工業齣版社

ISBN：9787516509852

商品編碼：26111784955

齣版時間：2016-02-01

超聲速湍流剪切層 作  者:(美)亞曆山大·J.斯米茨(Alexander J.Smits),(法)讓-保羅·迪索熱(Jean-Paul Dussauge) 著；劉洪,張斌 譯 定  價:120 齣 版 社:航空工業齣版社 齣版日期:2016年02月01日 頁  數:338 裝  幀:精裝 ISBN:9787516509852 ●第1章緒論
●1.1序言
●1.2平闆湍流邊界層
●1.3壓力脈動的傳播
●1.4混閤層
●1.5激波-湍流的相互作用
●1.6激波-邊界層相互作用
●1.7測量技術
●1.7.1熱綫測速儀
●1.7.2激光多普勒測速儀
●1.7.3壁麵脈動壓力的測量
●1.7.4流動圖像
●1.8總結
●第2章運動方程
●2.1連續方程
●2.2動量方程
●2.3能量
●2.4小結
●2.5可壓Couette流動
●2.6渦量
●部分目錄

內容簡介

本書的目的是集閤超聲速湍流剪切層行為方麵很近的成果，以及呈現目前對這些流動的研究結論。本書靠前章給齣瞭可壓縮湍流復雜性的綜述；第2章討論運動方程；第3章給齣瞭湍流的平均方程；第4章引進瞭一係列理解可壓縮湍流的重要概念，尤其強調瞭快速變形近似的發展；Morkovin假設和雷諾比擬在第5章討論；第6章考慮瞭混閤層的行為；第7和第8章分彆處理瞭平均流動和零壓力梯度邊界層的結構；具有壓力梯度和錶麵彎麯的復雜流動行為見第9章，其中快速變形近似及如何對這些流動提供有用的理解也在第9章進行瞭闡述；靠前0章論述瞭二維和三維流體中激波—邊界層相互作用。本書適閤流體力學相關領域的研究人員閱讀，也可作為高等院校相關專業的本科生、研究生及教師的參考書。

現代流體力學基礎與應用：跨越亞音速與高超音速的理論框架 圖書簡介 本書旨在為流體力學領域的研究人員、工程師及高年級本科生和研究生提供一套係統、深入且前沿的理論框架，涵蓋瞭從經典的低速流動分析到當前最受關注的高超音速空氣動力學現象。本書摒棄瞭對特定、狹窄研究主題（如超聲速湍流剪切層）的聚焦，轉而緻力於構建一個宏大且兼容並包的流體力學基礎體係，強調物理洞察力與數學嚴謹性的結閤。 全書結構設計遵循“基礎理論—復雜流動建模—前沿應用”的邏輯主綫，力求展現現代流體力學分析工具的廣闊適用性。 --- 第一部分：流體力學基本方程的解析與數值重構 本部分緻力於夯實讀者對流體力學基石——納維-斯托剋斯（Navier-Stokes, N-S）方程的理解。我們深入探討瞭這些方程在不同物理尺度和速度範圍下的精確形式、簡化途徑以及它們的內在限製。 第一章：守恒定律與物質導數 詳細闡述瞭質量、動量和能量在連續介質中的守恒錶達。重點分析瞭物質導數（Material Derivative）在描述隨流體質點運動的場量變化中的核心作用。我們通過考察歐拉方程和粘性流體的N-S方程，明確瞭壓力梯度、粘性應力與非慣性係效應（如科裏奧利力和離心力）的物理內涵。 第二章：無粘流理論的幾何與拓撲 在忽略粘性影響的理想條件下，本章迴歸經典的勢流理論。內容包括拉普拉斯方程的求解，翼型理論的二維（薄翼型理論、卡門-特雷夫茨伯格理論）與三維（機翼升力綫理論、麵積率定律）發展。特彆關注瞭復雜的流場拓撲結構，如庫塔條件在確定無粘流中升力産生機製上的關鍵性作用。對聲速附近的等熵流動（如拉伐爾噴管設計原理）進行瞭詳盡的數學推導和物理剖析。 第三章：粘性流動的邊界層理論 聚焦於粘性效應顯著區域的分析，特彆是普朗特邊界層方程的推導及其對流體力學工程設計的決定性影響。本章深入分析瞭平闆上的Blasius自相似解，探討瞭流動分離的臨界條件，並介紹瞭其後處理——尾流和自由剪切流的定性描述，為後續的復雜湍流模型建立必要的理論鋪墊。我們通過對壓強梯度影響的分析，揭示瞭邊界層內部速度剖麵如何應對外部壓力變化。 第四章：數值方法基礎與離散化技術 鑒於現代工程分析對高精度數值解的依賴，本章係統介紹瞭求解偏微分方程組的計算流體力學（CFD）基礎。內容涵蓋有限差分法（FDM）、有限體積法（FVM）在處理守恒律方程中的應用，討論瞭對流項的穩定離散格式（如迎風格式與中心差分格式的局限性）。同時，介紹瞭求解綫性係統的迭代方法，為理解復雜的非綫性迭代過程打下基礎。 --- 第二部分：復雜流動現象的建模與分析 在鞏固瞭基本方程的分析工具後，本部分將焦點轉嚮實際工程中難以避免的復雜流動特徵，如高頻振蕩、熱效應與非綫性效應。 第五章：聲波傳播與可壓縮流動的基本特性 本章詳細考察瞭流體密度變化對流動特性的影響。引入瞭馬赫數（Mach Number）的概念，並係統分析瞭聲速的定義和傳播機製。深入討論瞭激波的形成、結構（包含希爾維斯特-馬赫波理論）及其熱力學特性（如斜激波的普朗特-邁耶關係）。通過奧斯特羅夫斯基-馮·卡門方法，分析瞭亞聲速與超聲速區域的耦閤問題。 第六章：湍流的統計描述與雷諾應力模型 湍流是現代流體力學中的核心挑戰。本章不直接處理特定剪切層內的動力學，而是從統計物理角度齣發，對N-S方程進行雷諾平均（RANS）。我們詳細推導瞭雷諾應力方程，並重點分析瞭RANS框架下的主流模型： 零方程模型（如代數渦粘性模型）的適用邊界。 一方程模型（如 Spalart-Allmaras 模型）的原理及其在近壁區域的優勢。 兩方程模型（如 $k-epsilon$ 和 $k-omega$ 模型）中湍流動能和耗散率的輸運機製，並討論瞭它們在處理壁麵邊界條件時的核心差異與改進方嚮。 第七章：渦鏇動力學與三維流動 本章將研究重點從二維平麵流動擴展到三維空間中的渦鏇行為。內容包括渦度方程的分析、渦綫的演化規律，以及三維流動中復雜結構，如翼尖渦和尾流的核心結構。著重介紹瞭渦量守恒與渦度擴散的物理機製，以及如何利用渦量輸運方程來理解分離和再附著現象。 --- 第三部分：前沿空氣動力學與熱物理耦閤 本部分將理論框架推嚮瞭極端環境下的應用，重點關注高速流動中熱效應和化學反應的耦閤問題，這是現代航空航天領域亟待解決的關鍵技術瓶頸。 第八章：高焓氣體動力學與化學非平衡效應 在極高飛行速度下，空氣不再視為剛性氣體。本章分析瞭氣體分子在高溫高壓下的離解和電離現象，引入瞭化學反應速率方程與能量方程的耦閤求解。探討瞭激波層內的化學反應對激波強度的影響（如振蕩激波的齣現），以及如何應用化學平衡和凍結流假設來簡化分析。 第九章：熱物理與氣動熱載荷分析 本章聚焦於高速流動中氣動加熱的機製。詳細分析瞭駐點加熱率的計算方法，探討瞭邊界層內能量傳遞的導熱、對流機製。介紹瞭不同錶麵處理技術對熱載荷分散的影響，並探討瞭如何利用氣動彈性力學耦閤（Aeroelasticity）來評估結構在氣動載荷和熱載荷耦閤作用下的動態響應與穩定性。 第十章：高超音速的幾何設計與控製 本章將前述理論應用於高超音速飛行器的設計原則。分析瞭波阻力最小化的設計理念，重點討論瞭相似律（如蘭徹斯特-特威林相似律）的應用局限性。深入考察瞭膨脹波與壓縮波的精確控製，如利用振蕩超燃衝壓發動機（Scramjet）入口的幾何設計來管理激波鏈，實現高效的衝壓燃燒，這是對傳統超音速氣動理論的重大延伸。 --- 總結： 本書旨在提供一個全麵、紮實且具有前瞻性的流體力學知識體係，強調從第一性原理齣發，構建適用於寬廣速度範圍的分析工具，尤其側重於可壓縮、粘性、湍流以及熱物理耦閤問題的理論剖析，而非局限於某一特定流動結構的研究。

評分☆☆☆☆☆

這本書真是讓人大開眼界，它深入淺齣地剖析瞭流體力學中的一個核心難點。我之前對湍流現象的理解一直停留在教科書的錶麵，總覺得那些復雜的偏微分方程和無量綱數很難與現實中的物理情境聯係起來。然而，作者在書中構建瞭一個極為清晰的邏輯框架，將復雜的數學模型一步步引嚮對物理現象直觀的理解。特彆是關於能量級串和渦鏇動力學的論述，簡直是神來之筆。作者沒有僅僅停留在理論推導上，而是花費瞭大量篇幅去闡釋這些理論是如何通過數值模擬和實驗驗證得以確認的。閱讀過程中，我仿佛站在一個高精度的風洞旁邊，親眼目睹瞭那些看不見的能量是如何耗散和傳遞的。書中對邊界層分離、再附著等工程上極為關鍵的現象也有著獨到的見解和詳盡的分析，這些內容對於從事航空航天或船舶設計的人員來說，無疑是一部不可多得的工具書。文字的組織非常嚴謹，但又不失為一種引導性的敘事，讓人在學習艱深理論的同時，保持著探索的興趣。這種平衡拿捏得恰到好處，使得整本書的閱讀體驗非常流暢和充實。

評分☆☆☆☆☆

這本書的理論深度和廣度令人印象深刻，但最讓我感到驚喜的是其兼顧瞭曆史脈絡的梳理。作者似乎深諳“站在巨人的肩膀上”的意義，在關鍵轉摺點處，會穿插介紹那些奠定基礎的經典工作，比如對普朗特混閤長度理論的批判性繼承，以及對湍流閉閤問題不同學派的思想交鋒。這種敘事方式讓學習過程不再是枯燥的知識點堆砌，而更像是一場科學思想的“辯論賽”。讀者可以清晰地看到，今天的先進模型是如何一步步修正和發展過來的，其中蘊含瞭多少科學傢們不懈的努力和智慧的火花。此外，書中對“統計不穩定性”的討論，非常精妙地將動力係統理論的一些概念引入瞭流體力學，這為理解剪切層的主尺度結構提供瞭全新的數學工具。對於那些希望將流體力學研究推嚮更高維度，不僅僅滿足於工程應用，而是追求底層物理規律的讀者來說，這本書無疑提供瞭豐富的哲學和方法論層麵的啓示。它激發瞭我重新審視自己研究領域中那些看似“理所當然”的假設的勇氣。

評分☆☆☆☆☆

老實說，我拿到這本書時，心裏是有些忐忑的，因為“超聲速”和“湍流”這兩個詞匯組閤在一起，往往預示著極為抽象和難以消化的內容。我本來以為這會是一本需要我反復查閱各種專業詞典纔能勉強讀下去的“天書”。但齣乎意料的是，作者在處理這些高難度課題時，采用瞭非常精妙的類比和圖示方法。那些原本抽象的數學符號，在作者的筆下仿佛活瞭過來，展現齣它們所代錶的物理意義。我特彆欣賞書中對“瞬態行為”的描述，那部分內容非常具有啓發性，它挑戰瞭我過去對湍流“隨機”性的固有認知，揭示瞭其中隱藏的某種可預測的結構。此外，書中對不同雷諾數和馬赫數下剪切層演化的對比分析，極大地拓寬瞭我的視野。它不再是孤立地講解某個現象，而是將其置於一個宏大的參數空間中進行考察。這本書的深度足以滿足研究生的需求，但其清晰的結構又使得高年級本科生也能從中受益匪淺。對於想要真正跨越理論與實踐鴻溝的讀者而言，這本書無疑是一座堅實的橋梁。

評分☆☆☆☆☆

我是一名資深的實驗流體力學工程師，我們日常工作中處理的更多是實驗數據和儀器校準。說實話，理論模型對我來說有時候顯得過於“完美化”瞭。然而，這本書成功地彌閤瞭我與純理論工作者之間的理解差距。它並沒有迴避湍流模型的局限性，反而坦率地討論瞭現有模型（如RANS模型）在處理強非平衡和高壓縮性流動時的不足之處，並指齣瞭未來混閤RANS/LES方法的潛在方嚮。這種與時俱進的視角非常寶貴。書中對“壓縮性對湍流結構的影響”這一章節的分析尤為深刻，它解釋瞭為什麼在超聲速環境下，原有的不可壓縮湍流理論需要進行何種程度的修正。閱讀這部分內容時，我立刻聯想到瞭我們團隊在處理噴流與主流混閤問題時遇到的實際睏難，很多以往靠“經驗”解決的問題，現在似乎找到瞭更深層次的理論支撐。這本書的價值就在於，它不僅告訴你“是什麼”，更解釋瞭“為什麼會這樣”，並且預示著“未來該往哪裏走”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖錶質量簡直是業界標杆。在流體力學這種高度依賴視覺輔助的學科中，清晰、準確的圖示是理解復雜概念的生命綫。我翻閱瞭很多相關的專業書籍，很多在關鍵的渦量場圖或速度剖麵圖上，綫條模糊、標注不清，讓人費解。但翻開這本《超聲速湍流剪切層(第2版)》，那種撲麵而來的專業感和精細度是無與倫比的。每一個流綫圖、每一個色階圖都經過精心設計，不僅準確反映瞭物理數據，而且在視覺上具有極強的引導性。更值得稱贊的是，作者在討論數值方法時，對網格生成和離散格式的討論非常坦誠，指齣瞭不同方法在捕捉高梯度區域時的固有缺陷，這比那種隻展示完美結果的書要實用得多。它教會你如何批判性地看待計算結果，而不是盲目地相信屏幕上呈現的一切。這種對細節的執著和對讀者學習體驗的尊重，使得這本書的價值遠遠超齣瞭其作為一本教科書的範疇，更像是一份詳盡的研究指南。