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高丕娟 譯

圖書標籤:

• 漫畫
• 流體力學
• 物理
• 科普
• 趣味科學
• 工程
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• 學習
• 教育
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店鋪： 金衛文化圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030290151

商品編碼：29913067884

叢書名： 漫畫流體力學(歐姆社學習漫畫)

開本：16開

齣版時間：2014-05-01

商品參數

漫畫流體力學
	曾用價	45.00
	齣版社	科學齣版社
	版次	1
	齣版時間	2017年12月
	開本	16
	作者	高丕娟
	裝幀	平裝
	頁數	204
	字數	262
	ISBN編碼	9787030290151

目錄
目錄
序言 預知未來的夢！神秘少女和流體力學 1
第1章 流體的性質與靜力學 11
1. 固體與流體 12
請用冰茶 12
2. 力與壓強 17
用壓力鍋煮飯 17
一起來掌握力的平衡方程式吧 23
3. 密度與比重 25
叉燒肉湯麵味道濃鬱的秘密 25
4. 帕斯卡原理 28
我是超人 28
5. 壓強與高度的關係、測量壓強 31
帶我去斯庫巴潛水 31
Δp中Δ的意思 35
速度與加速度 36
流體壓強計 37
6. 作用於平麵牆壁的壓力 39
暢遊水族館 39
7. 浮力 42
為什麼船隻不會沉沒呢？ 42
第2章 流動的基礎方程式 49
1. 流體力學中使用的各種專業術語 50
沒有變化（定常流與非定常流） 52
速度和方嚮都一樣（均勻流與非均勻流） 53
流體粒子閃亮登場（流速與流量） 55
追蹤？伏擊？（拉格朗日法與歐拉法） 56
這樣的綫、那樣的綫（流綫、跡綫與流管） 58
玩水明白的知識（作用於流體的力） 60
讓撲剋牌發生錯動變形來看看（剪切力） 63
2. 連續性方程 66
沒有神秘失蹤這迴事（質量守恒定律） 66
關於連續性方程 70
3. 伯努利定理 71
一起去坐過山車吧（物體的能量守恒定律） 71
沿著流綫去旅行吧（流體的能量守恒定律——伯努利定理） 72
關於能量單位 75
踩踏軟水管（流速與壓強的關係） 76
4. 動量守恒定律 80
來玩撞球吧（動量守恒定律） 80
藉用撞球來理解動量守恒定律 81
從外部添加的力（衝量） 83
在秘密房間裏 （流體的動量守恒定律） 86
第3章 層流與湍流 95
1. 有黏性的流動 96
黏黏糊糊的？清清爽爽的？（黏性） 98
阻礙流動的討厭傢夥（黏性力） 99
使其加速、使其減速（黏性力的結構） 100
那是空想？（理想流體與黏性流體） 104
什麼是速度梯度？（牛頓黏性定律） 106
黏糊到什麼程度？（黏度與運動黏度） 110
錶示流動特徵的定律（雷諾數） 111
2. 層流與湍流 113
注視煙霧（層流與湍流） 113
觀察墨水的流動（雷諾數實驗） 115
變得不規則瞭（湍流的特徵） 116
3. 管道內的層流 117
吸管中的流動（平均流速與流速分布） 117
認真觀察方程式（呈拋物綫分布的流動） 120
不可思議的摩訶力的真麵目是什麼？（壓強差） 122
我想多喝點（黏度與流量的關係） 126
能順利喝到奶昔嗎？（管流伯努利方程式） 128
軟管的壓強損失 134
浴池裏的剩洗澡水，阿拉伯海的石油 138
第4章 阻力與升力 139
1. 作用於物體的阻力與升力 140
鳥兒和飛機為什麼能夠在空中飛行？（升力） 143
帆船為什麼能夠迎風前進？（利用升力） 146
機翼和風帆有什麼共同點呢？（流綫麯率定理） 149
匙子的奇怪現象（升力實驗） 153
遊泳遊纍瞭（阻力） 155
令人煩惱的睏境（阻力係數與升力係數） 157
失速瞭（迎角、分離） 161
2. 作用於鏇轉物體的力 163
弧綫球為什麼會彎麯？（馬格努斯效應） 163
那個時候，棒球拐彎瞭 167
3. 流動分離 172
為什麼不是滑溜溜，而是坑坑窪窪？（空氣阻力的減小） 172
微小世界裏麵的恐怖事件（分離） 174
參考文獻 193
在綫試讀
序言 預知未來的夢！神秘少女和流體力學
　　大傢注意啦！不得瞭啦！
　　我又做瞭一個預知未來的夢！預知未來的夢呐！！！
　　早上好，繪希。
　　還是老樣子，鬧哄哄的……
　　喂！你們兩個也太沉得住氣瞭！
　　噢，對不起啊，這次夢到什麼瞭呀？
　　嗯！
　　對瞭……
　　謝謝您瞭，阿茜學姐！
　　可恐怖瞭！大船沉沒瞭！飛機失事墜落瞭！是不是應該通知電視颱啊？這麼下去可要發生大悲劇呀！！
　　發生大悲劇的是你的腦袋吧……
　　這種事不會發生的啦。這麼大呼小叫的，不太好吧。
　　做瞭這種夢，內心不安也是沒辦法的事情嘛！
　　不過，話說迴來，為什麼飛機會飛呢？為什麼船隻不會沉沒呢？我現在滿腦子都是這些問題……
　　沉重的鐵塊能夠浮在水麵，這是一種超自然現象。
　　為什麼能浮上來呢？
　　你是小學生嗎？
　　那……阿茜學姐給我解釋一下吧！
　　讓我給解釋一下啊……
　　白石！
　　你不是連大學水平的內容都已經掌握瞭嘛，現在該你齣場瞭！
　　哎！
　　是……是啊。呃……
　　迴答繪希剛纔的問題，需要用到的學科是……
　　就是——“流體力學”。
　　雖然在高中我們不學這門課程，但它的相關知識就在我們身邊。
　　嗯……說到力學，課堂上也學到過……
　　其中的“流體”指的是什麼呢？
　　是啊。舉個例子來說明……
　　現在，圍繞在我們身邊的是什麼呢？
　　這個啊，應該是空氣吧。
　　……是不是恐怖幽靈？
　　第二個問題，打開水龍頭會有什麼流齣？
　　應該是水吧。
　　如果流齣血來，可真嚇死人啊!
　　是的。
　　空氣是氣體，水是液體，對吧。
　　氣體與液體
　　閤稱為“流體”！
　　原來如此……的確就在我們身邊啊。
　　所謂流體，也沒有什麼特彆難理解的嘛！
　　是的
　　空氣流動會生成風，
　　是啊，是啊。
　　也就是說……
　　水也能夠自由自在的流動。
　　流體就是能夠自由改變形狀的物體。
　　不過，這流體是怎樣改變形狀的？又是怎樣運動的呢？
　　這些問題你們明白嗎？
　　這就是流體力學的研究內容瞭。
　　身邊的流體我弄明白瞭……
　　可是白石，弄明白瞭流體的內容能有什麼好處嗎？
　　好處有很多啊！
　　現代社會舒適、便捷的生活就有很多方麵受益於流體力學。
　　製作電器的過程中，流體力學就起到瞭很大的作用；
　　為傢庭和工廠輸送水和燃氣的泵體結構也離不開流體力學。
內容介紹
　　飛機為什麼能飛？船為什麼不會沉沒？這些看似平常的現象你有沒有認真思考過呢？其實這些都跟流體力學知識緊密相關。不過一提到“流體力學”這個詞，你肯定又開始頭大瞭。其實不用擔心，我們的小主人公—一繪希也和你一樣，對物理、對流體力學一竅不通。可我們還有物理研究部這個溫暖的小團體呢，跟著它我們一起去野營、去潛水、去吃烏鼕麵吧……在吃喝玩樂的過程中我們愉快地學習各種力、各種定理，順便去看看浴池裏的洗澡水與阿拉伯海的石油有什麼關係、看看平常吃飯用的勺子會發生什麼離奇的現象……
　　怎麼樣？迫不及待瞭吧，那就趕緊拿起這本書，一起走進神秘的流體力學世界吧。

基礎與應用：流體力學原理與工程實踐 圖書簡介 本書係統闡述瞭流體力學的基本概念、理論框架及其在現代工程技術中的廣泛應用。全書內容涵蓋瞭從流體靜力學到復雜湍流現象的各個層麵，旨在為工程專業學生、科研人員以及需要掌握流體力學知識的工程師提供一部既具深度又兼顧實用性的參考教材。 第一部分：流體力學基礎理論 第一章：流體與流動的基本概念 本章首先定義瞭流體的特性，區分瞭液體與氣體的宏觀差異，並引入瞭流體力學的研究範圍和基本假設。重點探討瞭流體的連續性假設（Continuum Hypothesis），這是後續理論推導的基石。我們詳細分析瞭流體靜力學，包括靜水壓力、壓強測量方法（如皮托管、壓力傳感器原理）以及流體在重力場下的平衡條件。浮力與阿基米德定律的推導與實際應用案例，如船舶浮力計算，被置於本章的核心位置。 第二章：流體運動學 流體運動學關注描述流體運動的幾何性質，而不涉及作用於流體上的力。本章引入瞭描述流場的基本工具：拉格朗日描述法與歐拉描述法。通過對流綫、跡綫和時間綫概念的精確界定，讀者能深刻理解流場的空間和時間特性。物質導數（Material Derivative）的推導及其在描述跟隨流體質點運動中的關鍵作用，是本章的理論難點與重點。此外，還對流場的分類（如定常/非定常、均勻/非均勻、層流/湍流）進行瞭詳盡的闡述。 第三章：流體動力學——控製方程 本章是全書的核心理論支柱，專注於推導描述流體運動的守恒定律：質量守恒、動量守恒和能量守恒。 質量守恒（連續性方程）： 針對不可壓縮流體和可壓縮流體分彆給齣簡化形式，並探討其在特定流動條件下的物理意義。 動量守恒（納維-斯托剋斯方程，Navier-Stokes Equations）： 詳細推導瞭牛頓流體（牛頓定律在流體上的擴展）的納維-斯托剋斯方程組，這是描述粘性流體動力學行為的基礎。方程中粘性項、壓力項和慣性項的物理含義被逐一剖析。 能量守恒方程： 引入瞭熱力學第一定律，結閤流體運動，推導齣適用於不同流動問題的能量方程，討論瞭粘性耗散對溫度場的影響。 第四章：無粘流體動力學 在忽略流體粘性影響的理想情況下，我們引入瞭歐拉方程（Euler Equations）。本章重點研究瞭伯努利原理的導齣及其在理想流體中的應用。伯努利方程的嚴格形式和簡化形式（如沿流綫的形式）被詳細討論，並輔以大量如文丘裏管、潛水體壓強分布等經典算例。同時，本章也介紹瞭環量定理和庫塔-茹科夫斯基定理在分析翼型升力産生機製中的初步應用。 第二部分：粘性流與邊界層理論 第五章：粘性流動的相似性與量綱分析 粘性對流體流動的影響至關重要。本章首先探討瞭量綱分析的方法，重點引入瞭雷諾數（Reynolds Number, Re）。雷諾數作為慣性力與粘性力之比的無量綱參數，被確立為判斷流動特性的核心判據。通過量綱分析，我們學習如何構建物理模型與原型之間的相似性關係（如幾何相似、運動學相似和動力學相似），這對於風洞試驗和水池試驗的設計至關重要。 第六章：邊界層理論 邊界層理論是現代流體力學理解實際工程問題（存在壁麵效應）的關鍵。本章從納維-斯托剋斯方程的簡化入手，導齣瞭普朗特邊界層方程。重點分析瞭平闆上的層流邊界層，應用普朗特-布拉修斯（Blasius）解析解，計算瞭邊界層厚度、動量厚度及摩擦阻力係數。此外，本章也討論瞭邊界層分離的條件、影響因素以及如何通過氣動外形設計來延遲或控製分離。 第七章：管流與阻力損失 本章專注於管道係統中的定常流動分析。詳細分析瞭圓管內的層流（Hagen-Poiseuille流動）和湍流流動。對於湍流，引入瞭達西-魏斯巴赫公式，並使用莫迪（Moody）圖來確定沿程水頭損失係數，這是水力設計中的核心工具。同時，也討論瞭局部阻力（如彎頭、閥門）的計算方法和等效長度法。 第三部分：可壓縮流與流動測量 第八章：一維可壓縮流動基礎 當流體速度接近聲速時，流體的密度變化不能被忽略。本章引入瞭音速的概念，推導瞭等熵流動的基本關係，包括馬赫數（Mach Number, Ma）。重點分析瞭等熵膨脹和壓縮，並通過等熵關係錶進行計算。拉伐爾噴管的原理及其在超音速氣流産生中的作用是本章的工程應用實例。 第九章：正激波與斜激波 在可壓縮流動中，激波是描述氣流速度從超音速突躍至亞音速的非連續性現象。本章詳細推導瞭正激波的$pi$關係（由馬赫數定義），分析瞭激波前後參數的變化，強調瞭熵增原理在判定物理可行性中的作用。隨後，引入斜激波的概念，利用$ heta-eta-M$關係圖，分析瞭氣流在二維斜麵上的偏轉。 第十：流體力學測量技術 準確測量流場參數是驗證理論和優化設計的必要條件。本章介紹瞭幾種主要的流場測量方法： 皮托管和靜壓測壓技術： 結閤伯努利原理，用於測量速度和壓強。 風洞與水槽實驗技術： 介紹模型與地麵效應的考慮。 先進光學測量技術： 簡要介紹粒子圖像測速（PIV）和激光多普勒測速（LDV）的基本原理，它們在捕捉復雜流動細節方麵的優勢。 第四部分：多維流動與高級主題 第十一章：流體與物體的相互作用——外流場 本章將前述理論應用於物體錶麵的流動，重點關注流體對物體産生的力和力矩。詳細討論瞭阻力（Drag）和升力（Lift）的來源，區分瞭壓差阻力和摩擦阻力。對機翼和葉片外形的升力綫理論進行初步介紹，幫助理解升力是如何通過壓力分布産生的。 第十二章：湍流流動導論 湍流是自然界和工程中最常見的流動形態，其隨機性和高度非綫性使其難以精確求解。本章著重介紹湍流流動的統計特性，如平均量和脈動量的概念。引入瞭雷諾應力，並探討瞭幾種常用的湍流模型：雷諾平均納維-斯托剋斯（RANS）方程的提齣，以及 $k-epsilon$ 和 $k-omega$ 模型的應用場景和局限性。 結語 本書力求在理論的嚴謹性與工程的實用性之間找到最佳平衡點。通過大量的例題和習題，讀者將被引導逐步掌握從基本原理到復雜工程問題的分析與求解能力。掌握這些流體力學知識，是從事航空航天、土木水利、機械設計及過程工程等領域工作的必備基礎。

評分☆☆☆☆☆

作為一名熱愛物理的讀者，我一直在尋找能夠將抽象概念具象化、讓枯燥理論變得生動有趣的科普讀物。《漫畫流體力學》這本書，雖然我還沒來得及深入翻閱，但光是聽書名就已經激發瞭我極大的好奇心。流體力學，這聽起來就充滿力量和動感的學科，常常齣現在各種科學報道和工程案例中，但其背後的數學原理和物理機製往往讓普通讀者望而卻步。想象一下，如果能用輕鬆有趣的漫畫形式來解析空氣動力學原理，解釋水的流動特性，甚至揭示宇宙中氣體星係的形成奧秘，那該是多麼令人興奮的事情！我特彆期待書中能夠通過各種生動的圖畫和簡潔易懂的語言，來展示那些在教科書中齣現的復雜的方程是如何映射到現實世界中的。比如，如何用漫畫的方式來解釋伯努利原理在飛機起飛中的作用，或者在日常生活中的各種應用，例如為什麼河流會形成漩渦，或者我們吹氣球時氣球會膨脹的內在邏輯。這本書的齣現，無疑為我這樣希望在業餘時間拓展物理知識邊界的讀者提供瞭一個絕佳的途徑。我設想，書中的每一個漫畫形象都可能是某個物理概念的化身，每一次情節的展開都蘊含著深刻的流體動力學知識。這不僅僅是一本書，更像是一個可以隨時隨地進行科學探索的夥伴，讓流體力學不再是冰冷的公式，而是充滿生命力的鮮活畫麵。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在校的工科學生，雖然專業課程涉及流體力學，但坦白說，很多時候教材上的公式推導和理論講解都顯得過於嚴謹和枯燥，容易讓人産生畏難情緒，甚至影響到對這門學科的興趣。最近聽說有本叫做《漫畫流體力學》的書，名字聽起來就很吸引人。我腦海裏立刻浮現齣一種可能性：將原本晦澀難懂的流體運動原理，通過一係列富有想象力的漫畫場景和角色，以一種更加直觀、生動的方式呈現齣來。我非常好奇這本書是如何處理那些關鍵的概念，比如粘性、壓力梯度、層流與湍流的區分，甚至是馬赫數和聲速的影響。會不會有這樣一個場景：一個擬人化的水滴在管道中穿行，時而平緩如絲（層流），時而攪動翻滾（湍流），而一個“粘性”小怪獸則緊緊地附著在管道壁上，影響著水滴的運動？再比如，飛機在天空中翱翔的奧秘，是否會通過一個英勇的“伯努利”先生和他的“升力”助手來揭示？我對書中的插畫風格和故事性充滿瞭期待，希望它能夠像一個耐心的老師，用一種輕鬆幽默的方式，一點點瓦解我對流體力學的“恐懼”，並點燃我對這門學科的探索熱情。我希望這本書能夠幫助我建立起對流體力學現象更深刻的直觀認識，從而更好地理解和應用相關的工程理論。

評分☆☆☆☆☆

作為一名業餘的繪畫愛好者，我一直對如何將三維的物體和運動過程用二維的畫麵錶現齣來感到著迷。流體力學，作為一門研究動態過程的學科，其視覺錶現力是其吸引力的重要組成部分。我瞭解到《漫畫流體力學》這本書，立刻聯想到瞭它可能帶來的視覺衝擊力。我期待書中能夠通過各種風格各異的漫畫插畫，將流體運動的復雜性和美感淋灕盡緻地展現齣來。我想象，書中可能會用流暢的綫條來描繪空氣的湍流，用細膩的筆觸來刻畫水波的漣漪，甚至用抽象的色塊來錶現氣壓分布。尤其是在講解那些涉及速度、加速度、方嚮等變量的流體運動時，我期待看到作者如何巧妙地運用漫畫的語言，比如箭頭、速度綫、甚至是變形的誇張手法，來清晰地傳達這些信息。我也希望書中能夠有一些“靜止”的畫麵，但這些畫麵卻能蘊含著即將爆發的“動感”，比如一滴水即將滴落時的瞬間，或者一股氣流即將形成漩渦的前兆。這本書對我來說，不僅是學習流體力學知識的機會，更是一次學習如何用視覺語言去錶達復雜科學概念的範本。我渴望從中汲取靈感，將這種漫畫式的錶現手法融入到我自己的繪畫創作中。

評分☆☆☆☆☆

我是一名科幻迷，在閱讀很多科幻作品時，常常會遇到與流體力學相關的設定，比如超光速飛船的空氣動力學設計，行星大氣層的氣流模擬，甚至是黑洞周圍物質的吸積盤。這些設定雖然在小說中被描繪得天花亂墜，但其背後往往有著嚴謹的科學原理。《漫畫流體力學》這本書，我預感它將是連接科幻想象與科學現實的一座橋梁。我非常期待書中能以漫畫的形式，展現一些極具想象力的流體場景。比如，如何模擬外星行星上奇特的風暴現象，或者解釋行星際空間中星際介質的流動規律。我設想，書中可能會齣現一個角色，他能夠“看到”空氣的流動軌跡，並將其轉化為可愛的漫畫綫條。或者，在講解導航控製時，是否會以漫畫的方式展示如何通過調整噴氣引擎的推力來改變飛船的速度和方嚮，而這些調整又如何影響周圍的氣體流場。我希望這本書能夠提供一種新的視角，讓我能夠更加深入地理解那些在科幻作品中閃耀的科學概念，並且在今後的閱讀中，能夠一眼洞察其背後的流體力學原理。這不僅僅是學習知識，更是一種提升閱讀體驗、豐富想象力的過程。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對自然現象充滿好奇的普通讀者，我總是對那些我們習以為常卻又難以解釋的規律感到著迷。《漫畫流體力學》這個書名，瞬間就擊中瞭我的點。我常常會思考，為什麼風能夠吹動船帆，為什麼水可以滋養萬物，為什麼雲朵能夠飄浮在空中，甚至為什麼我們咳嗽或打噴嚏時會産生一係列看不見的“流”。流體力學，這門研究液體和氣體運動的學科，在我眼中一直充滿瞭神秘感。我猜想，這本書的作者一定是一位非常有纔華的科普作傢和插畫師。我期待它能通過生動有趣的漫畫，將這些復雜的物理過程變得易於理解。比如，在講解錶麵張力時，是否會畫一個可愛的小水珠，如何因為“自己”想要保持最小錶麵積而變成球形？在解釋壓力差時，是否會有一個“高壓區”和“低壓區”的形象比喻，它們像兩股無形的力量在推動著流體運動？我尤其希望書中能夠涉及一些與生活息息相關的例子，比如講解水龍頭滴水時的形態變化，或者分析風力發電機的葉片為什麼能夠有效捕捉風能。這本書不應僅僅是理論的堆砌，更應該是一場視覺和思維的盛宴，讓讀者在輕鬆愉快的閱讀中，領略到流體力學在自然界和人類社會中的普遍存在和重要作用。