超声速湍流剪切层(第2版) 科学与自然 书籍 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 亚历山大·J.斯米茨(AlexanderJ. 著

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• 剪切层
• 湍流
• 超声速流动
• 气动学
• 流体力学
• 边界层
• 航空航天
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店铺： 文轩网旗舰店

出版社： 航空工业出版社

ISBN：9787516509852

商品编码：25444900590

开本：16开

出版时间：2016-02-01

页数：338

字数：447000

作  者:(美)亚历山大·J.斯米茨(Alexander J.Smits),(法)让-保罗·迪索热(Jean-Paul Dussauge) 著；刘洪,张斌 译 定  价:120 出 版 社:航空工业出版社 出版日期:2016年02月01日 页  数:338 装  帧:精装 ISBN:9787516509852 ●第1章绪论
●1.1序言
●1.2平板湍流边界层
●1.3压力脉动的传播
●1.4混合层
●1.5激波-湍流的相互作用
●1.6激波-边界层相互作用
●1.7测量技术
●1.7.1热线测速仪
●1.7.2激光多普勒测速仪
●1.7.3壁面脉动压力的测量
●1.7.4流动图像
●1.8总结
●第2章运动方程
●2.1连续方程
●2.2动量方程
●2.3能量
●2.4小结
●2.5可压Couette流动
●2.6涡量
●部分目录

内容简介

本书的目的是集合超声速湍流剪切层行为方面很近的成果，以及呈现目前对这些流动的研究结论。本书靠前章给出了可压缩湍流复杂性的综述；第2章讨论运动方程；第3章给出了湍流的平均方程；第4章引进了一系列理解可压缩湍流的重要概念，尤其强调了快速变形近似的发展；Morkovin假设和雷诺比拟在第5章讨论；第6章考虑了混合层的行为；第7和第8章分别处理了平均流动和零压力梯度边界层的结构；具有压力梯度和表面弯曲的复杂流动行为见第9章，其中快速变形近似及如何对这些流动提供有用的理解也在第9章进行了阐述；靠前0章论述了二维和三维流体中激波—边界层相互作用。本书适合流体力学相关领域的研究人员阅读，也可作为高等院校相关专业的本科生、研究生及教师的参考书。

《超声速湍流剪切层（第2版）》—— 科学与自然的交响曲 深入探索流体力学前沿，理解宏观宇宙与微观世界的物质运动之奥秘。 本书，《超声速湍流剪切层（第2版）》，并非仅仅是一部关于空气动力学或流体物理的教科书。它是一次对宇宙间普遍存在的，却又极其复杂的运动现象的深刻探究。从星际尘埃的聚集，到星系结构的形成，再到地球大气层的流动，以及我们日常生活中接触到的各种物质的相变，无不与湍流运动，特别是与超声速相关的剪切层现象息息相关。本书将带领读者跨越宏观与微观的界限，从最基本的物理原理出发，逐步揭示这些看似杂乱无章的运动背后所蕴含的深刻规律。 第一部分：基础理论的基石——流体运动的宏观视角 我们将从牛顿力学和拉格朗日描述出发，建立对宏观物体运动的基本理解。这里，我们不会直接跳入高深的数学模型，而是通过一系列直观的例子，例如行星的运行轨道，来理解惯性、力与加速度之间的关系。随后，我们将引入连续介质的概念，认识到物质并非离散的粒子集合，而是在空间中连续分布的场。 动量守恒： 这是流体力学的核心支柱之一。本书将通过讲解流体微元在内外力作用下的运动方程，即欧拉方程，来阐释动量守恒在连续介质中的体现。我们不会回避数学的严谨性，但会注重推导过程的清晰与逻辑性，力求让读者理解每个数学项的物理意义。例如，压力梯度项如何驱动流体加速，粘性项又如何描述能量耗散。 能量守恒： 流体运动伴随着能量的转换与传递。我们将探讨伯努利方程的适用范围与局限性，理解在理想流体中，速度、压力与高度之间的能量平衡关系。但更重要的是，我们将深入研究在实际流体中，能量是如何通过粘性耗散、热传导等过程转化为内能的。这部分内容将为理解湍流的耗散特性打下坚实基础。 质量守恒： 流体在运动过程中，其质量保持不变。连续性方程将是描述这一基本原理的关键。我们将展示如何通过对流体微元的体积变化来理解质量的守恒，并通过简单的例子，如管道中的水流，来直观感受连续性方程的应用。 第二部分：超越理想——粘性与湍流的涌现 现实世界中的流体总是存在粘性，这是阻碍流体层之间相对运动的内摩擦力。粘性在宏观尺度上表现为耗散，但在微观尺度上，它又与湍流的产生和维持密切相关。 纳维-斯托克斯方程： 这是描述粘性不可压缩流体运动的基本方程组。我们将详细解析纳维-斯托克斯方程的组成部分，包括惯性项、压力梯度项、粘性项以及外力项。重点在于理解粘性项在动量方程中的作用，它如何将宏观尺度的动量传递到微观尺度，并最终导致能量的耗散。 雷诺数： 这个无量纲参数是区分层流与湍流的关键。我们将通过大量实例，从缓慢流动的蜂蜜到飞机掠过的空气，来解释雷诺数是如何描述惯性力和粘性力之间的相对重要性的。高雷诺数意味着惯性力占主导，容易产生不稳定的涡旋结构，从而进入湍流状态。 湍流的统计特性： 湍流并非完全随机，它具有可统计的规律。本书将介绍湍流的统计描述方法，如平均速度、速度脉动、湍动能、湍动能耗散率等。我们将探讨这些统计量之间的关系，以及它们如何反映湍流的强度和尺度。例如，湍动能耗散率是理解湍流能量耗散机制的关键。 尺度理论与能量级串： 湍流的结构横跨多个尺度，从宏观的涡旋到微观的科尔莫戈罗夫尺度。我们将介绍Kolmogorov的理论，解释能量是如何从大尺度涡旋传递到小尺度涡旋，最终在最小尺度上被粘性耗散的。这一级串过程是理解湍流能量传递的核心。 第三部分：速度的边界——剪切层的形成与演化 剪切层是流体力学中一个非常重要的概念，它存在于两种不同速度的流体相接触的界面。当这种剪切层处于超声速流动中时，其行为将更加复杂和引人入胜。 边界层理论： 在物体表面附近，由于粘性的作用，流速会从零逐渐增加到自由流速度。本书将回顾普朗特边界层理论，理解边界层是如何形成的，以及其厚度、形状和发展规律。 超声速流动的特性： 当流速超过声速时，流体的行为将发生显著变化。我们将介绍超声速流动的基本概念，如马赫数、声速、等熵流、激波等。理解超声速流动中的压缩性和能量转换是分析超声速剪切层的基础。 超声速湍流剪切层的形成： 在两种超声速流体相接触的界面，由于速度差和粘性的作用，会形成超声速湍流剪切层。我们将详细分析其形成机制，包括初始的不稳定性，如Kelvin-Helmholtz不稳定性，以及这些不稳定性如何演化为湍流涡旋。 超声速剪切层的结构与演化： 与亚声速剪切层相比，超声速剪切层具有更强的激波和膨胀波，以及更复杂的三维结构。本书将深入探讨超声速剪切层的空间结构，包括其卷曲、混合以及能量传递的特点。我们将分析不同雷诺数、马赫数和普朗特数对剪切层演化的影响。 高焓流体与燃烧： 在超声速湍流剪切层中，由于高速度和可能的化学反应，温度和焓值会显著升高。我们将探讨超声速剪切层在高温环境下的行为，特别是其与燃烧过程的耦合。这对于理解火箭发动机、超燃冲压发动机等高性能推进系统的设计至关重要。 第四部分：科学的工具与自然的启示 理论的进展离不开实验的验证和数值模拟的辅助。本书将介绍研究超声速湍流剪切层的常用方法。 实验技术： 从传统的风洞实验到现代的激光诊断技术，我们将介绍用于测量超声速流动的速度、压力、温度和湍流特性的各种实验手段。例如，粒子图像测速（PIV）和激光多普勒测速（LDV）在研究湍流结构中的重要性。 数值模拟： 随着计算能力的提升，数值模拟已成为研究复杂流体现象不可或缺的工具。我们将介绍计算流体动力学（CFD）的基本方法，包括有限差分法、有限体积法和有限元法，以及它们在模拟超声速湍流剪切层中的应用。我们将探讨不同湍流模型，如RANS、LES和DNS，在捕捉剪切层特性方面的优缺点。 现实世界的应用： 超声速湍流剪切层的研究不仅具有基础科学意义，更在众多工程领域有着广泛的应用。我们将展望其在航空航天（如高超声速飞行器设计）、国防（如导弹推进）、能源（如燃烧室设计）以及天体物理（如恒星形成）等方面的潜在应用和研究方向。 《超声速湍流剪切层（第2版）》 是一次严谨的科学探索，也是一次对自然界奥秘的致敬。它将带领读者穿越理论的迷雾，进入现实世界的流体动力学前沿，理解物质运动的本质，并激发对未来科学与技术发展的无限遐想。这是一本为有志于深入理解流体力学，探索复杂流动现象的工程师、研究人员和学生精心准备的读物。它将帮助您构建坚实的理论基础，掌握前沿的研究方法，并培养解决实际工程问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对高超声速飞行器设计充满热情的业余爱好者，我一直苦于寻找一本能够系统介绍相关空气动力学原理的读物。《超声速湍流剪切层（第2版）科学与自然》这本书的出现，简直是为我量身定制。虽然我知道“剪切层”听起来专业性很强，但我被它“科学与自然”的副标题所吸引，这让我觉得即使我不是专业人士，也能从中获得不少启发。我翻阅了目录，看到其中包含了湍流理论、激波动力学以及相关的实验和数值方法，这正是我所需要的知识体系。我特别期待书中能够用相对易懂的方式解释超声速流动中湍流混合的特性，以及它对飞行器气动性能的影响。我想了解，为什么在高超音速下，气动加热和结构稳定性会成为如此重要的考量因素，而湍流剪切层在其中又扮演着怎样的角色。这本书不仅能帮助我构建一个初步的知识框架，更有可能激发我对这个领域的更深层次的探索。我甚至设想，读完这本书后，我能够更清晰地理解一些关于未来飞行器设计的新闻报道和技术分析，而不至于感到一头雾水。

评分☆☆☆☆☆

我最近入手了这本《超声速湍流剪切层（第2版）科学与自然》，说实话，当初是被它的副标题“科学与自然”所吸引。在我的印象里，湍流本身就是一个极其复杂的自然现象，而将其置于超声速这一极端条件下，其复杂程度更是呈指数级增长。这本书的出版，对于我这样一个对流体力学基础理论抱有浓厚兴趣的科研人员来说，无疑是一个振奋人心的消息。我之所以选择购买，很大程度上是希望它能填补我在这方面知识的空白，并且提供一个系统、深入的视角来理解这一领域。从初步翻阅来看，这本书的理论深度和广度都相当可观，它不仅涉及到了湍流理论的核心概念，更深入探讨了超声速流动的一些独特性质，比如激波、膨胀波对剪切层结构的影响，以及这些因素如何耦合作用，最终形成我们所观察到的宏观湍流形态。我特别留意到其中关于统计学方法在湍流研究中的应用，这对于分析大量的实验数据和数值模拟结果至关重要。此外，书中对各种可视化技术和实验手段的介绍，也为我提供了宝贵的参考信息，可以帮助我更好地设计和解读相关的实验。总的来说，这本书不仅仅是一本关于特定物理现象的教材，更像是一扇通往更深层科学理解的大门，让我对接下来的研究充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对天体物理学和空间探索充满热情的科普爱好者，我被《超声速湍流剪切层（第2版）科学与自然》这本书的标题所吸引。在宇宙尺度上，超声速流动和湍流现象无处不在，比如恒星形成区域的喷流、星系际介质中的激波以及行星大气层的流动等。我希望这本书能够帮助我理解这些宇宙现象中湍流剪切层的物理机制。我尤其欣赏“科学与自然”这个副标题，它给了我一种这本书能够连接宏观宇宙现象和微观物理过程的预感。我期待书中能够用生动形象的语言，结合真实的观测数据和理论模型，来解释超声速湍流剪切层在宇宙中的作用。比如，它如何影响物质的混合和能量的传输，又如何塑造天体结构的形成和演化。即使我不是专业的科学家，我也希望通过这本书，能够对这些宏伟的宇宙图景有更深入的理解，并能够将这种理解应用到我日常的科普创作和交流中。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对材料科学及其在极端条件下的应用非常感兴趣的研究生。《超声速湍流剪切层（第2版）科学与自然》这本书的出现，对我来说具有非常重要的意义。在设计和制造用于超声速环境下的材料时，理解湍流剪切层的行为至关重要，因为它直接影响着材料的表面加热、烧蚀以及结构疲劳等问题。我之所以选择这本书，是因为它“科学与自然”的副标题，让我相信它不仅仅是一本纯粹的流体力学教材，更会从更基础的科学原理出发，阐述材料与流体相互作用的本质。我特别期待书中能够详细介绍超声速剪切层对材料表面热载荷和力学载荷的影响机制，以及相关的实验测量技术和数值模拟方法。我相信，通过深入研读这本书，我能够更好地理解这些复杂现象背后的物理和化学原理，并将其应用到我未来的材料设计和性能评估工作中，从而为开发更先进的超声速材料提供理论支持。

评分☆☆☆☆☆

这本《超声速湍流剪切层（第2版）科学与自然》终于到手了，简直是爱不释手。作为一名在航空航天领域摸爬滚打多年的工程师，我对“超声速湍流剪切层”这个概念实在是太熟悉了，但要深入理解其中的精妙之处，尤其是最新的研究进展，一本权威的参考书是必不可少的。这次的第二版，光是封面就透着一股专业与严谨，字体和排版的选择都恰到好处，让人一看就觉得这本书内容分量十足。拿到手里沉甸甸的，纸张的质感也很好，印刷清晰，没有任何晕染的痕迹。迫不及待地翻开，第一感觉就是排版布局非常合理，章节的划分清晰明了，索引也很详细，这对于我这种经常需要快速查阅特定知识点的读者来说，简直是福音。虽然我还没有深入阅读每一个细节，但从目录和章节标题来看，这本书涵盖了从基础理论到前沿应用的方方面面。特别是“科学与自然”这个副标题，更是点出了本书的独特视角——它不仅仅是一本纯粹的技术手册，更是试图从更宏观、更基础的物理原理出发，去阐述超声速湍流剪切层这一复杂现象。我尤其期待里面关于数值模拟方法和实验测量技术的章节，这对于验证理论、指导工程设计至关重要。这本书的出现，无疑将为我今后的工作带来新的启发和思路，也让我对这一领域的研究有了更深层次的认识。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚刚开始涉足计算流体力学（CFD）领域的学生，在学习过程中，超声速湍流剪切层一直是困扰我的一个难题。它涉及到的复杂物理过程，如高马赫数流动、激波-湍流相互作用以及非平衡化学反应等，都使得精确的数值模拟变得异常困难。《超声速湍流剪切层（第2版）科学与自然》这本书的出现，对我来说无疑是雪中送炭。我之所以如此期待，是因为听说第二版在保留原有精华的基础上，更新了大量的最新研究成果和数值方法。从初步的翻阅来看，书中对各种数值模型，包括RANS、LES以及DNS的介绍和比较，都非常系统和深入，这对我选择和优化模拟方法大有裨益。特别是书中对模型误差的分析以及湍流边界条件的设置，这些都是实际工程应用中至关重要的细节。而且，“科学与自然”这个副标题，也让我看到了作者试图从更基础的物理原理出发，解释这些复杂现象，这对于我建立完整的理论认知体系非常有帮助。我甚至可以想象，这本书将会成为我未来几年进行CFD研究的必备参考书，帮助我克服在学习和实践中遇到的各种挑战。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对空气动力学和燃烧学交叉领域的研究者，我对《超声速湍流剪切层（第2版）科学与自然》的兴趣由来已久。在超声速流动中，剪切层的稳定性和其后的湍流混合是影响燃烧效率和稳定性的关键因素之一。这本书的第二版，我抱着极大的希望，希望能从中获得最新、最权威的知识。从拿到书的那一刻起，我就被它精心设计的封面和清晰的排版所吸引，这给了我一种专业、严谨的感觉。我非常欣赏它将“科学与自然”作为副标题，这暗示着它不仅仅局限于工程应用，而是更侧重于揭示现象背后的科学原理。我特别关注的是书中关于湍流结构、能量级串以及相干结构在超声速剪切层中的演化过程。我知道，理解这些微观结构对于控制宏观流动特性至关重要。这本书的内容之丰富，足以让我投入大量的时间去深入研读，并且我相信它会为我当前的科研项目提供重要的理论指导和新的研究思路。我对书中可能涉及到的非线性动力学和混沌理论在湍流剪切层分析中的应用也充满了好奇。

评分☆☆☆☆☆

我最近入手了一本《超声速湍流剪切层（第2版）科学与自然》，这本书的出现，对于我这个对复杂物理系统建模一直充满浓厚兴趣的人来说，无疑是一个非常重要的补充。湍流本身就是一个混沌系统的典型代表，而将其置于超声速这一极端条件下，其非线性动力学行为会变得更加复杂和有趣。我之所以选择这本书，是因为它“科学与自然”的副标题，这暗示着作者不仅会关注表面的工程应用，更会深入挖掘其背后的科学原理和自然规律。我非常期待书中能够详细阐述如何运用现代数学工具，例如非线性动力学、分形理论，甚至是信息论，来分析和理解超声速湍流剪切层的演化过程。我希望通过阅读这本书，能够掌握一些描述和预测这类复杂系统行为的方法，并将其应用到我感兴趣的其他领域，比如气候模型或者金融市场的波动分析。即使我可能无法完全掌握所有的技术细节，但我相信，这本书所提供的方法论和思想，将是我进行跨学科研究的宝贵财富。

评分☆☆☆☆☆

这次购入《超声速湍流剪切层（第2版）科学与自然》纯粹是出于对自然科学的原始好奇心。虽然我并非直接从事航空航天或物理学研究，但长期以来，我一直对那些能够挑战人类认知边界的现象深感着迷。超声速流动中的湍流剪切层，在我看来，就是一个极具代表性的例子。它融合了高速运动的宏观规律和流体微观的混沌特性，充满了未知与挑战。当我看到这本书的第二版发布时，我毫不犹豫地选择了入手。我非常欣赏它“科学与自然”的副标题，这让我预感到这本书不会仅仅是一堆枯燥的公式和数据，而是会尝试去描绘一幅关于自然界如何运作的生动图景。我尤其期待书中能够对湍流的起源、演化机制以及能量耗散等基本问题进行深入浅出的阐释。即使我可能无法完全理解所有的数学推导，但我相信，这本书中对物理现象的深刻洞察和对研究方法创新的介绍，能够极大地拓宽我的视野，让我对科学的本质和研究的乐趣有更深的体会。这本书的存在，对我而言，更像是一次精神的探索之旅。

评分☆☆☆☆☆

这次入手《超声速湍流剪切层（第2版）科学与自然》主要是出于对海洋动力学和声学传播的兴趣。虽然书名听起来偏向航空航天领域，但“湍流剪切层”和“科学与自然”这两个词汇，让我联想到在海洋中也存在类似的复杂流体现象。比如，不同密度和温度的水体交界处的剪切层，以及其中产生的湍流对声波传播的影响，都是我一直想要深入了解的。我希望这本书能够提供一些跨领域的启示，帮助我理解湍流剪切层的普遍规律。我尤其期待书中关于湍流结构、能量耗散和扩散过程的理论分析，以及相关的实验测量方法。即使它可能侧重于空气动力学，我相信其中阐述的科学原理和研究方法，也能够为我理解海洋中的相关问题提供重要的理论基础和研究思路。我甚至可以想象，通过这本书，我能够更清晰地认识到，不同科学领域之间是如何相互关联、相互启发的，从而拓宽我的知识视野。