內容簡介
《連續介質力學中的數學模型(第2版)》是作者精心為廣大讀者朋友們編寫而成的,可以讓更多的讀者朋友們從書中瞭解到更多的知識,從而提升讀者朋友們自身的知識水平。讓我們跟隨作者的腳步來更好的閱讀《連續介質力學中的數學模型(第2版)》中的內容。《連續介質力學中的數學模型(第2版)》可作為物理、力學專業高年級本科生及應用數學、物理學和工程類的研究生的教材和參考書。
內頁插圖
目錄
Preface
A few words about notations
PART I FUNDAMENTAL CONCEPTS IN CONTINUUM MECHANICS
1 Describing the motion of a system: geometry and kinematics
1.1 Deformations
1.2 Motion and its observation (kinematics)
1.3 Description of the motion of a system: Eulerian and Lagrangian derivatives
1.4 Velocity field of a rigid body: helicoidal vector fields
1.5 Differentiation of a volume integral depending on a parameter
2 The fundamental law of dynamics
2.1 The concept of mass
2.2 Forces
2.3 The fundamental law of dynamics and its first consequences
2.4 Application to systems of material points and to rigid bodies
2.5 Galilean frames: the fundamental law of dynamics expressed in a non—Galilean frame
3 The Canchy stress tensor and the Piola—Kirchhoff tensor.Applications
3.1 Hypotheses on the cohesion forces
3.2 The Canchy stress tensor
3.3 General equations of motion
3.4 Symmetry of the stress tensor
3.5 The Piola—Kirchhoff tensor
4 Real and virtual powers
4.1 Study of a system of material points
4.2 General material systems: rigidifying velocities
4.3 Virtual power of the cohesion forces: the general case
4.4 Real power: the kinetic energy theorem
5 Deformation tensor, deformation rate tensor,constitutive laws
5.1 Further properties of deformations
5.2 The deformation rate tensor
5.3 Introduction to rheology: the constitutive laws
5.4 Appendix.Change of variable in a surface integral
6 Energy equations and shock equations
6.1 Heat and energy
6.2 Shocks and the Rankine——Hugoniot relations
PART Ⅱ PHYSICS OF FLUIDS
7 General properties of Newtonian fluids
7.1 General equations of fluid mechanics
7.2 Statics of fluids
7.3 Remark on the energy of a fluid
8 Flows of inviscid fluids
8.1 General theorems
8.2 Plane h'rotational flows
8.3 Transsonic flows
8.4 Linear accoustics
9 Viscous fluids and thermohydraulics
9.1 Equations of viscous incompressible fluids
9.2 Simple flows of viscous incompressible fluids
9.3 Thermohydranlics
9.4 Equations in nondimensional form: similarities
9.5 Notions of stability and turbulence
9.6 Notion of boundary layer
10 Magnetohydrodynamics and inertial confinement of plasmas
10.1 The Maxwell equations and electromagnetism
10.2 Magnetohydrodynamics
10.3 The Tokamak machine
11 Combustion
11.1 Equations for mixtures of fluids
11.2 Equations of chemical kinetics
11.3 The equations of combustion
11.4 Stefan—Maxwell equations
11.5 A simplified problem: the two—species model
12 Equations of the atmosphere and of the ocean
12.1 Preliminaries
12.2 Primitive equations of the atmosphere
12.3 Primitive equations of the ocean
12.4 Chemistry of the atmosphere and the ocean Appendix.The differential operators in spherical coordinates
PART Ⅲ SOLID MECHANICS
13 The general equations of linear elasticity
13.1 Back to the stress—strain law of linear elasticity: the elasticity coefficients of a material
13.2 Boundary value problems in linear elasticity: the linearization principle
13.3 Other equations
13.4 The limit of elasticity criteria
14 Classical problems of elastostatics
14.1 Longitudinal traction——compression of a cylindrical bar
14.2 Uniform compression of an arbitrary body
14.3 Equilibrium of a spherical container subjected to external and internal pressures
14.4 Deformation of a vertical cylindrical body under the action of its weight
14.5 Simple bending of a cylindrical beam
14.6 Torsion of cylindrical shafts
14.7 The Saint—Venant principle
15 Energy theorems, duality, and variational formulations
15.1 Elastic energy of a material
15.2 Duality—generalization
15.3 The energy theorems
15.4 Variational formulations
15.5 Virtual power theorem and variational formulations
16 Introduction to nonlinear constitutive laws and to homogenization
16.1 Nonlinear constitutive laws (nonlinear elasticity)
16.2 Nonlinear elasticity with a threshold(Henky's elastoplastic model)
16.3 Nonconvex energy functions
16.4 Composite materials: the problem of homogenization
17 Nonlinear elasticity and an application to biomechanics
17.1 The equations of nonlinear elasticity
17.2 Boundary conditions—boundary value problems
17.3 Hyperelastic materials
17.4 Hyperelastic materials in biomechanics
PART Ⅳ INTRODUCTION TO WAVE PHENOMENA
18 Linear wave equations in mechanics
18.1 Returning to the equations of linear acoustics and of linear elasticity
18.2 Solution of the one—dimensional wave equation
18.3 Normal modes
18.4 Solution of the wave equation
18.5 Superposition of waves, beats, and packets of waves
19 The soliton equation: the Korteweg—de Vries equation
19.1 Water—wave equations
19.2 Simplified form of the water—wave equations
19.3 The Korteweg—de Vries equation
19.4 The soliton solutions of the KdV equation
20 The nonlinear Schrodinger equation
20.1 Maxwell equations for polarized media
20.2 Equations of the electric field: the linear case
20.3 General case
20.4 The nonlinear Schrodinger equation
20.5 Soliton solutions of the NLS equation
Appendix.The partial differential equations of mechanics
Hints for the exercises
References
Index
前言/序言
好的,這是一份關於一本名為《流體力學導論》的圖書的詳細介紹,內容嚴格聚焦於該主題本身,不涉及您提到的《連續介質力學中的數學模型(第2版)》的相關內容。 --- 圖書名稱:流體力學導論 內容提要: 本書旨在為學生和工程師提供一個全麵、深入且直觀的流體力學基礎知識框架。流體力學作為連接物理學、數學和工程實踐的關鍵橋梁,其重要性不言而喻。本書從最基本的概念齣發,係統地構建瞭對流體靜力學、運動學、動力學以及實際應用問題的理解。全書內容組織嚴謹,邏輯清晰,通過大量的實例和圖示,力求將抽象的理論與具體的工程現象緊密結閤。 第一部分:流體力學基礎與流體靜力學 本書開篇首先確立瞭流體力學的基本定義和研究範圍,詳細闡述瞭流體的基本概念,包括流體的分類(牛頓流體與非牛頓流體)、粘性與無粘性流體的區彆,以及流體的熱力學性質。 流體靜力學: 重點介紹瞭流體在靜止狀態下的平衡條件。這部分深入探討瞭壓力(壓強)的概念及其在流體中的分布規律,包括帕斯卡定律、液體靜力學基本方程以及流體靜力學在工程中的應用,例如浮力、阿基米德原理、液位測量設備(如皮托管和測壓管)的工作原理。特彆強調瞭流體作用在平麵和麯麵上的總力和閤力矩的計算方法,為後續的流體動力學分析打下堅實的靜力學基礎。 第二部分:流體運動學 運動學是流體動力學的基石,主要關注流體的運動描述,而不涉及引起運動的力。 運動描述體係: 詳細區分瞭歐拉描述(控製體積法)和拉格朗日描述(跟隨質點法)。通過對流場進行描述,引入瞭流綫、跡綫和流跡綫的概念,並闡述瞭它們之間的區彆與聯係。 流場分析: 深入探討瞭流場的幾何特性,包括速度場、加速度場的錶示。重點分析瞭流動的分類,如定常與非定常、均勻與非均勻、一維、二維與三維流動。此外,對流場中的渦量和應變率進行瞭數學描述,為理解流體的鏇轉和變形特性提供瞭工具。 第三部分:流體動力學——控製方程的推導與應用 這是本書的核心部分,側重於描述流體運動的守恒定律。 控製方程的建立: 基於質量守恒(連續性方程)、動量守恒(納維-斯托剋斯方程)和能量守恒原理,係統推導瞭適用於不同流動條件的控製方程。在推導過程中,詳細解釋瞭物質導數(或隨體導數)的物理意義及其在流場分析中的作用。 納維-斯托剋斯方程的解析: 針對特定簡化情況,如無粘流體(歐拉方程)、不可壓縮牛頓流體,方程得到瞭簡化。書中詳細分析瞭伯努利方程的推導、適用範圍及其在流場分析中的廣泛應用。 邊界條件與初值條件: 強調瞭準確定義邊界條件和初值條件在求解流體力學問題中的決定性作用,包括無滑移條件、自由錶麵條件和對稱條件等。 第四部分:經典流動問題的分析 本部分將理論方程應用於解決實際的工程問題,增強讀者的實際操作能力。 內部流動(管流): 詳細分析瞭粘性流體在管道中的流動,包括層流和湍流的特徵。引入瞭雷諾數(Reynolds Number)的概念,並解釋瞭其在判定流動狀態中的關鍵作用。重點講解瞭沿程摩擦損失、局部阻力、水頭損失的計算方法,以及對達西-魏斯巴赫公式和摩擦因子圖(Moody Chart)的詳細解讀。 外部流動(繞流): 探討瞭流體繞過物體(如平闆、圓柱體)的現象。分析瞭邊界層理論的建立,介紹瞭動量積分法在估算邊界層厚度和阻力中的應用。對阻力(Drag)和升力(Lift)的概念進行瞭深入剖析,尤其關注瞭物體繞流産生的尾流效應和分離現象。 第五部分:湍流與高級主題 為瞭滿足對復雜流場分析的需求,本書還引入瞭湍流和量綱分析等高級概念。 湍流: 描述瞭湍流的隨機性、三維性和各嚮異性特徵。介紹瞭雷諾應力的概念,並討論瞭雷諾平均納維-斯托剋斯(RANS)方程的基本形式,強調瞭湍流模型(如零階、一階模型)在工程計算中的必要性。 量綱分析與相似性: 詳細介紹瞭白金漢 $pi$ 定理及其在簡化物理問題和指導實驗設計中的強大作用。通過無量綱參數(如雷諾數、弗勞德數、馬赫數)的引入,闡述瞭物理相似性和模型試驗的設計原則。 教學特色: 本書在編寫過程中,力求做到嚴謹的數學推導與清晰的物理圖像相結閤。每一章都配有大量的例題,這些例題不僅是理論知識的應用展示,更是解題思路的示範。書末附有習題集,覆蓋瞭從基礎概念到復雜工程計算的各個層麵,以幫助讀者鞏固和深化對流體力學原理的掌握。本書是流體力學、化學工程、土木工程、航空航天等相關專業本科生和研究生理想的教材或參考書。