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书名：流体力学通论
定价：298.0
ISBN：9787030515407
作者：刘沛清
版次：1
出版时间：2017-04
内容提要：
本书是一本以传记形式编著的流体力学发展史。笔者参照世界著名流体力学大师普朗特著《流体力学概论》和《中国儿童百科全书》的编著理念，尝试了一种将自然科学与人文历史相结合、知识传承与认知规律相结合的编纂新模式，将抽象深奥的流体力学知识点打碎，从直观易懂的物理概念入手，基本按照历史发展的过程，以由浅入深、由表及里的方式，通过传记形式将流体力学发展史和基本知识有机结合起来，分五章将流体力学基础理论、空气动力学、水动力学、计算流体力学以及实验流体力学等基本知识和发展历史介绍给读者，以便为初学者激发兴趣点、全面了解流体力学的发展和进一步深入学习提供参考，以企达到引人入胜、引人入神之目的。
目录：
目录
前言
第1章流体力学基础/001
1.1流体力学早期发展与微积分结合/002
1.2描述流体运动方法/006
1.3理想流体运动微分方程建立与应用/014
1.4黏性流体运动微分方程与涡量输运方程/025
1.5边界层理论的建立与应用/030
1.6层流转捩现象与稳定性理论/036
1.7湍流现象及其特征/041
1.8湍流的统计理论/047
1.9工程湍流理论/054
1.10湍流模式/059
1.11湍流高级数值模拟技术/063
1.12湍涡的多尺度讨论/066
第2章飞行器空气动力学/077
2.1空气动力学的发展概述/078
2.2低速翼型绕流/083
2.3翼型绕流物面近区边界层的发展与影响机理/097
2.4低速机翼绕流/106
2.5可压缩空气动力学基础/115
2.6可压缩流动的求解方法/131
2.7高超声速空气动力学/134
2.8气动声学原理/139
2.9低速翼型及机翼失速特性/149
2.10空气动力学在现代飞行器研制中的先导性作用/155
第3章液体动力学/159
3.1液体动力学发展/160
3.2液体运动/166
3.3液体动力学应用/170
第4章计算流体力学/179
4.1计算流体力学起源/180
4.2离散格式与迭代方法/184
4.3计算流体力学应用/190
4.4计算流体力学商用软件/198
4.5典型算例/201
第5章实验流体力学/209
5.1经典流体力学实验/210
5.2相似性原理/215
第6章风洞与水洞设备/257
6.1风洞设备发展历史/258
6.2风洞类型/264
6.3低速风洞/270
6.4典型低速风洞简介/280
6.5超声速风洞/298
6.6跨声速风洞/301
6.7高超声速风洞/313
6.8水洞（或水槽）设备/319
第7章飞行奥妙与空气动力学原理/325
1.1飞相鹰想13U
1.2飞行探索性认知/331
7.3飞行糠的快迪发展/333
7.4飞行原理/339
7.5低速机翼/351
7.6超临界机翼/359
7.7机翼翼梢小翼/367
7.8细长体机身/372
7.9飞机稳定飞行时的力矩与尾翼/378
7.10飞机动力需求(发动机)/319
7.11飞机钓鱼曾升装置(高升为装置)/389
7.12飞机起落架/406
7.13飞机气动噪声/413
7.14起声速飞机/419
第8章流体力学人物志/423
8.1阿基米德/428
8.2达芬奇/429
8.3伽利略/430
8.4帕斯卡/431
8.5牛顿/432
8.6莱布尼茨/433
8.7伯努利/434
8.8欧拉/435
8.9达朗贝尔/437
8.10拉格朗日/438
8.11拉普拉斯/439
8.12凯利/440
8.13高斯/441
8.14泊松/442
8.15纳维/443
8.16柯西/444
8.17圣维南/446
8.18泊肃叶/447
8.19达西/448
8.20弗汝德/449
8.21斯托克斯/450
8.22亥姆霍兹/451
8.23开尔文/452
8.24黎曼/453
8.25兰利/454
8.26马赫/455
8.27雷诺/456
8.28瑞利/457
8.29布辛尼斯克/458
8.30拉伐尔/460
8.31茹科夫斯基/460
8.32李林达尔/461
8.33兰姆/463
8.34洛伦兹/464
8.35莱特兄弟/465
8.36兰彻斯特/466
8.37普朗特/467
8.38卡门/468
8.39泰勒/470
8.40周培源/471
8.41柯尔莫哥洛夫/472
8.42惠特尔/473
8.43朗道/474
8.44郭永怀/475
8.45钱学森/477
8.46陆士嘉/478
8.47沈元/480
8.48巴彻勒/481
8.49惠特科姆/482
8.50莱特希尔/483
8.51庄逢甘/484
附录A湍涡运动随想/487
A.1湍流啊湍流，我的冤家/488
A.2一个小小湍涡的生命/490
A.3悲壮的湍涡记忆性/492
A.4两个卷绕着湍涡的对话/493
A.5水调歌头·咏湍涡/495
A.6小涡的追求与快乐/496
A.7金缕曲·大涡破碎有感/498
A.8一次观湖面水涡有感/500
A.9对湍流无奈的发问？/501
A.10一个湍涡追梦的历程/502
A.11《天问》与《问湍流》之比拟/505
附录B我的追梦/515
B.1我的守望/516
B.2追梦的人生/518
B.3我童年的记忆/520
B.4秋叶辉煌/522
B.5沁园春·游北航绿园/525
参考文献/527
后记/534
在线试读：
第1章 流体力学基础
1.1 流体力学早期发展与微积分结合
公元前250年，受西西里岛叙拉古国王检验皇冠之委托，阿基米德（Archimedes，古希腊人，公元前287～公元前212年，如图1.1所示）研究了力平衡原理，提出著名的流体力学浮力定理，也是流体静力学的一部分。这期间苏格拉底、柏拉图、亚里士多德等古希腊科学家的成果主要停留在哲学层面。数学层面有毕达哥拉斯提出万事皆为数之概念，发现了勾股定律。公元以后直到文艺复兴之前，社会黑暗，科学发展缓慢。文艺复兴时期（公元14世纪到公元17世纪初），随着新兴资本主义的出现，手工业和机械工业的需求大大促进了数学和力学的发展。在这期间，意大利科学家伽俐略（Galileo Galilei，1564～1642年，如图1.2所示）发现了物体运动的惯性定律，研制了温度计和望远镜。意大利全才科学家达芬奇（Leonardo Di Serpiero Da Vinci， 1452～1519年，如图1.3所示 )发表了一系列对流动、旋涡、流体机械等定性认知成果，包括鸟飞行的定性原理，甚至在多幅画中把旋涡作为美的元素（如图 1.4所示）。1653年法国科学家帕斯卡（B.Pascal,1623～1662年 )提出流体静压力传递原理及帕斯卡定理，并制成水压机，后来伽俐略和意大利科学家托里拆利（E.Torricelli，1608～1647年）从大气实验 (1643年）中发现了大气压力随高度的变化。这些为经典流体力学理论的建立奠定了基础。但直到17世纪后期微积分出现之前，人类的这些定性认知是碎片化的，不成体系。应该说，只有在17世纪下叶英国科学家牛顿（Isaac Newton，1643～1727年，如图1.5所示）和德国科学家莱布尼茨（Gottfried Wilhelm Leibniz，1646～1716年，如图1.6所示)发明微积分后，才为流体力学的发展奠定了坚实的数学基础，并注入了无穷的活力。历史记载 [3]，牛顿的“流数概念”微积分是在 1666年撰写的一篇未公开发表的短文中提出的，而莱布尼茨是 1675年在未发表的手稿和通信中提到微积分，两人拥有独立的发明权。 1684年，莱布尼茨正式发表他对微分的发现。两年后，他又发表了有关积分的研究。现在通用的微积分符号是莱布尼茨提出的。后人通过研究莱布尼茨的手稿还发现，莱布尼茨和牛顿是从不同的思路创建微积分的：牛顿是为解决运动问题，先有导数概念，后有积分概念；莱布尼茨则反过来，受其哲学思想的影响，先有积分概念，后有导数概念。牛顿仅仅是把微积分当成物理研究的数学工具，而莱布尼茨则意识到了微积分将会给数学带来一场革命。牛顿与莱布尼茨微积分发明权之争，在历史上演变成了英国科学界与德国科学界、乃至与整个欧洲大陆科学界的对抗。英国数学家此后在很长一段时间内不愿接受欧洲大陆数学家的研究成果。他们坚持教授、使用牛顿那套落后的微积分符号和过时的数学观念，使得英国的数学研究停滞了一个多世纪，直到 1820年才承认欧洲大陆其他国家的数学成果，重新加入国际主流。
图1.1 古希腊学者阿基米德（Archimedes，公元前287～公元前212年）
图1.2 意大利科学家伽利略（Galileo Galilei，1564～1642年）
图1.3 意大利全才科学家达芬奇（Leonardo Di Serpiero Da Vinci，1452～1519年)
图1.4 达芬奇画“老人与旋涡”与“湍流”
微积分将发展变化的观点引入数学（可看成动态数学），可以说是对静态数学的一次彻底革命，是基于渐进趋近、无限逼近的极限，哲学上是一个永远达不到但又无限逼近的过程。 1686年牛顿发表了著作《自然哲学之数学原理》，提出了万有引力和物体运动的三大定理，阐述了动量及角动量定律、冷却定律以及流层之间的牛顿内摩擦定律。牛顿是将物体运动与微积分概念有机结合的科学巨匠，在牛顿影响下，可以说流体力学创立与发展是微积分与流动现象有机结合的结晶，表现出了数学与物理学完美结合产生的巨大威力。
图1.5 英国科学家牛顿（Isaac Newton，1643～ 1727年）
图1.6 德国科学家莱布尼茨（Gottfried Wilhelm Leibniz，1646～1716年)
将流体力学中的数学与物理学关系可概括成如下四句话：
数学之美，
物理之妙。
数理结合，
美妙无穷。
1.2 描述流体运动方法
按照定义，质点是微观上充分大（由大量分子组成）、宏观上足够小到可忽略体积大小的带质量的空间点 (物质点 )，是流体力学研究的*小单元。以空气为例说明之 ,在海平面上，气压为101325Pa，温度 288.15K，1cm3空间含有空气分子 2.7×1019个，分子的平均自由程10-8m，在什么情况下分子流满足质点连续流的定义而不是离散流，涉及分子平均自由程与物体特征尺度之间的关系。丹麦物理学家克努森(M. Knudsen，1871～1949年，如图1.7所示 )研究分子运动论和气流中的低压现象时，提出用克努森数 (Kn数)来判断分子的相对离散程度，Kn数定义为分子平均自由程与研究物体的特征尺度之比值。中国科学家钱学森（1911～2009年，如图1.8所示）在1946年研究稀薄气体动力学时，提出用Kn数判断流体运动的连续条件。一般空气分子平均自由程为10nm量级，把克努森数小于0.01的称为连续流，即宏
定价：298.0
ISBN：9787030515407
作者：刘沛清
版次：1
出版时间：2017-04
内容提要：
本书是一本以传记形式编著的流体力学发展史。笔者参照世界著名流体力学大师普朗特著《流体力学概论》和《中国儿童百科全书》的编著理念，尝试了一种将自然科学与人文历史相结合、知识传承与认知规律相结合的编纂新模式，将抽象深奥的流体力学知识点打碎，从直观易懂的物理概念入手，基本按照历史发展的过程，以由浅入深、由表及里的方式，通过传记形式将流体力学发展史和基本知识有机结合起来，分五章将流体力学基础理论、空气动力学、水动力学、计算流体力学以及实验流体力学等基本知识和发展历史介绍给读者，以便为初学者激发兴趣点、全面了解流体力学的发展和进一步深入学习提供参考，以企达到引人入胜、引人入神之目的。
目录：
目录
前言
第1章流体力学基础/001
1.1流体力学早期发展与微积分结合/002
1.2描述流体运动方法/006
1.3理想流体运动微分方程建立与应用/014
1.4黏性流体运动微分方程与涡量输运方程/025
1.5边界层理论的建立与应用/030
1.6层流转捩现象与稳定性理论/036
1.7湍流现象及其特征/041
1.8湍流的统计理论/047
1.9工程湍流理论/054
1.10湍流模式/059
1.11湍流高级数值模拟技术/063
1.12湍涡的多尺度讨论/066
第2章飞行器空气动力学/077
2.1空气动力学的发展概述/078
2.2低速翼型绕流/083
2.3翼型绕流物面近区边界层的发展与影响机理/097
2.4低速机翼绕流/106
2.5可压缩空气动力学基础/115
2.6可压缩流动的求解方法/131
2.7高超声速空气动力学/134
2.8气动声学原理/139
2.9低速翼型及机翼失速特性/149
2.10空气动力学在现代飞行器研制中的先导性作用/155
第3章液体动力学/159
3.1液体动力学发展/160
3.2液体运动/166
3.3液体动力学应用/170
第4章计算流体力学/179
4.1计算流体力学起源/180
4.2离散格式与迭代方法/184
4.3计算流体力学应用/190
4.4计算流体力学商用软件/198
4.5典型算例/201
第5章实验流体力学/209
5.1经典流体力学实验/210
5.2相似性原理/215
第6章风洞与水洞设备/257
6.1风洞设备发展历史/258
6.2风洞类型/264
6.3低速风洞/270
6.4典型低速风洞简介/280
6.5超声速风洞/298
6.6跨声速风洞/301
6.7高超声速风洞/313
6.8水洞（或水槽）设备/319
第7章飞行奥妙与空气动力学原理/325
1.1飞相鹰想13U
1.2飞行探索性认知/331
7.3飞行糠的快迪发展/333
7.4飞行原理/339
7.5低速机翼/351
7.6超临界机翼/359
7.7机翼翼梢小翼/367
7.8细长体机身/372
7.9飞机稳定飞行时的力矩与尾翼/378
7.10飞机动力需求(发动机)/319
7.11飞机钓鱼曾升装置(高升为装置)/389
7.12飞机起落架/406
7.13飞机气动噪声/413
7.14起声速飞机/419
第8章流体力学人物志/423
8.1阿基米德/428
8.2达芬奇/429
8.3伽利略/430
8.4帕斯卡/431
8.5牛顿/432
8.6莱布尼茨/433
8.7伯努利/434
8.8欧拉/435
8.9达朗贝尔/437
8.10拉格朗日/438
8.11拉普拉斯/439
8.12凯利/440
8.13高斯/441
8.14泊松/442
8.15纳维/443
8.16柯西/444
8.17圣维南/446
8.18泊肃叶/447
8.19达西/448
8.20弗汝德/449
8.21斯托克斯/450
8.22亥姆霍兹/451
8.23开尔文/452
8.24黎曼/453
8.25兰利/454
8.26马赫/455
8.27雷诺/456
8.28瑞利/457
8.29布辛尼斯克/458
8.30拉伐尔/460
8.31茹科夫斯基/460
8.32李林达尔/461
8.33兰姆/463
8.34洛伦兹/464
8.35莱特兄弟/465
8.36兰彻斯特/466
8.37普朗特/467
8.38卡门/468
8.39泰勒/470
8.40周培源/471
8.41柯尔莫哥洛夫/472
8.42惠特尔/473
8.43朗道/474
8.44郭永怀/475
8.45钱学森/477
8.46陆士嘉/478
8.47沈元/480
8.48巴彻勒/481
8.49惠特科姆/482
8.50莱特希尔/483
8.51庄逢甘/484
附录A湍涡运动随想/487
A.1湍流啊湍流，我的冤家/488
A.2一个小小湍涡的生命/490
A.3悲壮的湍涡记忆性/492
A.4两个卷绕着湍涡的对话/493
A.5水调歌头·咏湍涡/495
A.6小涡的追求与快乐/496
A.7金缕曲·大涡破碎有感/498
A.8一次观湖面水涡有感/500
A.9对湍流无奈的发问？/501
A.10一个湍涡追梦的历程/502
A.11《天问》与《问湍流》之比拟/505
附录B我的追梦/515
B.1我的守望/516
B.2追梦的人生/518
B.3我童年的记忆/520
B.4秋叶辉煌/522
B.5沁园春·游北航绿园/525
参考文献/527
后记/534
在线试读：
第1章 流体力学基础
1.1 流体力学早期发展与微积分结合
公元前250年，受西西里岛叙拉古国王检验皇冠之委托，阿基米德（Archimedes，古希腊人，公元前287～公元前212年，如图1.1所示）研究了力平衡原理，提出著名的流体力学浮力定理，也是流体静力学的一部分。这期间苏格拉底、柏拉图、亚里士多德等古希腊科学家的成果主要停留在哲学层面。数学层面有毕达哥拉斯提出万事皆为数之概念，发现了勾股定律。公元以后直到文艺复兴之前，社会黑暗，科学发展缓慢。文艺复兴时期（公元14世纪到公元17世纪初），随着新兴资本主义的出现，手工业和机械工业的需求大大促进了数学和力学的发展。在这期间，意大利科学家伽俐略（Galileo Galilei，1564～1642年，如图1.2所示）发现了物体运动的惯性定律，研制了温度计和望远镜。意大利全才科学家达芬奇（Leonardo Di Serpiero Da Vinci， 1452～1519年，如图1.3所示 )发表了一系列对流动、旋涡、流体机械等定性认知成果，包括鸟飞行的定性原理，甚至在多幅画中把旋涡作为美的元素（如图 1.4所示）。1653年法国科学家帕斯卡（B.Pascal,1623～1662年 )提出流体静压力传递原理及帕斯卡定理，并制成水压机，后来伽俐略和意大利科学家托里拆利（E.Torricelli，1608～1647年）从大气实验 (1643年）中发现了大气压力随高度的变化。这些为经典流体力学理论的建立奠定了基础。但直到17世纪后期微积分出现之前，人类的这些定性认知是碎片化的，不成体系。应该说，只有在17世纪下叶英国科学家牛顿（Isaac Newton，1643～1727年，如图1.5所示）和德国科学家莱布尼茨（Gottfried Wilhelm Leibniz，1646～1716年，如图1.6所示)发明微积分后，才为流体力学的发展奠定了坚实的数学基础，并注入了无穷的活力。历史记载 [3]，牛顿的“流数概念”微积分是在 1666年撰写的一篇未公开发表的短文中提出的，而莱布尼茨是 1675年在未发表的手稿和通信中提到微积分，两人拥有独立的发明权。 1684年，莱布尼茨正式发表他对微分的发现。两年后，他又发表了有关积分的研究。现在通用的微积分符号是莱布尼茨提出的。后人通过研究莱布尼茨的手稿还发现，莱布尼茨和牛顿是从不同的思路创建微积分的：牛顿是为解决运动问题，先有导数概念，后有积分概念；莱布尼茨则反过来，受其哲学思想的影响，先有积分概念，后有导数概念。牛顿仅仅是把微积分当成物理研究的数学工具，而莱布尼茨则意识到了微积分将会给数学带来一场革命。牛顿与莱布尼茨微积分发明权之争，在历史上演变成了英国科学界与德国科学界、乃至与整个欧洲大陆科学界的对抗。英国数学家此后在很长一段时间内不愿接受欧洲大陆数学家的研究成果。他们坚持教授、使用牛顿那套落后的微积分符号和过时的数学观念，使得英国的数学研究停滞了一个多世纪，直到 1820年才承认欧洲大陆其他国家的数学成果，重新加入国际主流。
图1.1 古希腊学者阿基米德（Archimedes，公元前287～公元前212年）
图1.2 意大利科学家伽利略（Galileo Galilei，1564～1642年）
图1.3 意大利全才科学家达芬奇（Leonardo Di Serpiero Da Vinci，1452～1519年)
图1.4 达芬奇画“老人与旋涡”与“湍流”
微积分将发展变化的观点引入数学（可看成动态数学），可以说是对静态数学的一次彻底革命，是基于渐进趋近、无限逼近的极限，哲学上是一个永远达不到但又无限逼近的过程。 1686年牛顿发表了著作《自然哲学之数学原理》，提出了万有引力和物体运动的三大定理，阐述了动量及角动量定律、冷却定律以及流层之间的牛顿内摩擦定律。牛顿是将物体运动与微积分概念有机结合的科学巨匠，在牛顿影响下，可以说流体力学创立与发展是微积分与流动现象有机结合的结晶，表现出了数学与物理学完美结合产生的巨大威力。
图1.5 英国科学家牛顿（Isaac Newton，1643～ 1727年）
图1.6 德国科学家莱布尼茨（Gottfried Wilhelm Leibniz，1646～1716年)
将流体力学中的数学与物理学关系可概括成如下四句话：
数学之美，
物理之妙。
数理结合，
美妙无穷。
1.2 描述流体运动方法
按照定义，质点是微观上充分大（由大量分子组成）、宏观上足够小到可忽略体积大小的带质量的空间点 (物质点 )，是流体力学研究的*小单元。以空气为例说明之 ,在海平面上，气压为101325Pa，温度 288.15K，1cm3空间含有空气分子 2.7×1019个，分子的平均自由程10-8m，在什么情况下分子流满足质点连续流的定义而不是离散流，涉及分子平均自由程与物体特征尺度之间的关系。丹麦物理学家克努森(M. Knudsen，1871～1949年，如图1.7所示 )研究分子运动论和气流中的低压现象时，提出用克努森数 (Kn数)来判断分子的相对离散程度，Kn数定义为分子平均自由程与研究物体的特征尺度之比值。中国科学家钱学森（1911～2009年，如图1.8所示）在1946年研究稀薄气体动力学时，提出用Kn数判断流体运动的连续条件。一般空气分子平均自由程为10nm量级，把克努森数小于0.01的称为连续流，即宏