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內容簡介

　　《液體晃動動力學基礎》主要論述土木與水利工程中的液體晃動動力學問題，係統介紹瞭液體晃動的基本原理、求解問題的基本方法、液體晃動的動力學特徵以及實際的工程應用。全書共9章，內容包括：緒論，理想流體晃動的勢流理論，液體晃動模態分析，液體的強迫晃動，液體晃動阻尼，液體的參數晃動，液體晃動的數值模擬方法，液體晃動的等效力學模型，液體晃動與結構的相互作用。
　　《液體晃動動力學基礎》不僅為液體晃動動力學的初學者提供瞭入門知識，也為液體晃動動力學的研究者提供瞭求解問題的基本方法與思路。
　　《液體晃動動力學基礎》的主要讀者對象為從事液體晃動分析的研究者與工程師，以及高等學校土木工程（包括地震工程）、水利工程、力學等相關專業的高年級大學生、研究生和教師。

作者簡介

　　李遇春，男，1962年2月齣生。1999年3月於武漢水利電力大學（武漢大學）獲博士學位，1999年7月～2001年6月於同濟大學做博士後研究，2008年3～9月於美國加州大學伯剋利分校土木與環境工程係作訪問學者，目前為同濟大學土木工程學院教授（研究員）、博士生導師。主要研究興趣為（水工）結構動力學、結構抗震與抗風、液體晃動動力學、液體與結構的相互作用。

內頁插圖

目錄

前言

第1章 緒論

第2章 理想流體晃動的勢流理論
2．1 慣性（固定）坐標下的理想流體運動基本方程
2．1．1 運動平衡方程
2．1．2 連續性方程
2．1．3 晃動的速度勢描述
2．1．4 Bernoulli方程
2．1．5 液體晃動的幾類邊界條件
2．2 非慣性坐標係（加速坐標係）下的理想流體運動方程
2．2．1 采用相對速度勢描述動坐標下的流體運動
2．2．2 采用絕對速度勢描述動坐標下的流體運動
2．2．3 兩種描述方法的等價性

第3章 液體晃動模態分析
3．1 二維矩形容器內液體晃動自然頻率與振型
3．2 二維任意形狀容器內液體晃動自然頻率的近似解
3．2．1 自然頻率的Rayleigh商錶達式
3．2．2 自然頻率的近似解答
3．2．3 近似自然頻率算例
3．3 二維晃動模態的統一Ritz計算方法
3．3．1 Ritz求解方法
3．3．2 Ritz基函數的構造
3．3．3 數值算例
3．4 二維晃動模態的試驗識彆
3．4．1 實驗裝置與模型
3．4．2 自由液麵波高、頻率與阻尼的測量
3．4．3 晃動模態的試驗結果
3．5 三維直立圓柱容器內液體晃動模態

第4章 液體的強迫晃動
4．1 二維矩形容器內液體的地震強迫綫性晃動
4．2 三維直立圓柱容器內液體的地震強迫綫性晃動
4．3 強迫有限幅非綫性晃動的多維模態分析方法
4．3．1 二維有限幅非綫性強迫晃動的運動方程
4．3．2 基於壓力積分的Bateman-Luke變分原理
4．3．3 基於變分原理的有限幅晃動非綫性微分方程組（模態係統）
4．4 二維矩形容器內液體的非綫性（有限幅）強迫晃動
4．4．1 矩形容器內有限幅晃動的漸近解法（漸近模態係統）
4．4．2 非綫性強迫晃動算例

第5章 液體晃動阻尼
5．1 邊界層阻尼
5．1．1 黏性液體運動的Navier-Stokes方程
5．1．2 Stokes邊界層方程
5．1．3 振動平闆上的周期邊界層
5．2 如何在綫性勢流模型中體現液體阻尼效應
5．3 液體晃動阻尼比估計
5．3．1 Stokes邊界層阻尼
5．3．2 容器的內部黏性阻尼（體阻尼）
5．3．3 矩形容器內二維晃動阻尼比係數算例
5．3．4 幾種容器內液體晃動阻尼比經驗公式
5．4 增加晃動阻尼的措施（防晃裝置）

第6章 液體的參數晃動
6．1 二維綫性參數晃動方程
6．2 參數晃動穩定性分析
6．3 參數晃動不穩定邊界的試驗結果
6．4 參數晃動失穩的能量分析
6．4．1 液體參數晃動的能量增長指數（EGE）與能量增長係數（EGC）
6．4．2 基於Floquet理論的EGE與EGC分析
6．4．3 基於EGE的穩定性判彆準則
6．4．4 近似EGC與EGE的解析公式
6．4．5 基於EGE與EGC的參數失穩討論
6．4．6 EGE與EGC的應用實例
6．5 非綫性穩態參數晃動（極限環運動）

第7章 液體晃動的數值模擬方法
7．1 晃動的邊界元模擬方法
7．2 晃動的有限元模擬方法
7．2．1 無黏性液體運動的位移控製方程
7．2．2 流體與結構運動的相似性
7．2．3 流體位移有限元模式
7．2．4 液體一結構耦閤係統運動方程
7．2．5 數值算例
7．3 有限體積法
7．3．1 有限體積法的基本原理
7．3．2 自由液麵的VOF方法
7．3．3 數值算例
7．4 SPH無網格方法
7．4．1 液體晃動方程的Lagrange描述
7．4．2 SPH計算格式
7．4．3 時間積分格式
7．4．4 狀態方程
7．4．5 邊界條件
7．4．6 數值算例

第8章 液體晃動的等效力學模型
8．1 二維矩形容器內液體晃動等效力學模型
8．1．1 液體與等效模型的運動方程
8．1．2 液體等效力學模型公式
8．1．3 推薦的等效力學模型計算公式
8．2 半解析/半數值方法求解等效力學模型（以矩形容器為例）
8．2．1 一階模態頻率的擬閤公式
8．2．2 M1與h1的擬閤公式
8．2．3 M0與h0的擬閤公式
8．3 二維非矩形容器內液體晃動等效力學模型
8．3．1 二維圓形截麵容器內液體晃動等效力學模型
8．3．2 二維u形截麵容器內液體晃動等效力學模型
8．3．3 二維梯形容器內液體晃動等效力學模型
8．3．4 數值算例
8．4 三維直立圓柱容器內液體晃動等效力學模型

第9章 液體晃動與結構的相互作用
9．1 梁壩-無限水體的動力相互作用
9．1．1 梁壩-無限水體體係的動力學基本方程
9．1．2 梁壩的濕模態及其正交性
9．1．3 梁壩的地震反應分析
9．1．4 剛性壩上的動水壓力
9．2 貯液箱-支撐結構的動力相互作用
9．2．1 貯液箱-支撐結構體係的模態特徵
9．2．2 液-固耦閤作用對動力特性的影響
9．2．3 液體的晃動對結構振動的影響分析

主要參考文獻

前言/序言

　　本書作者對於液體晃動動力學的研究源於大型渡槽的抗震問題研究，由於大型渡槽內含有大量流體，在地震作用下，槽內流體會發生晃動，對渡槽結構進行地震響應分析時，必須考慮槽內流體晃動的影響，流體晃動對於渡槽的抗震計算是一個不可迴避的問題。作者從1995年開始研究渡槽抗震問題時並不熟悉液體晃動動力學，在20餘年的時間裏，一直學習並從事流體晃動動力學的相關研究，本書包括瞭作者多年的學習與研究心得，集中反映瞭近幾年的最新研究成果。
　　當你端起一杯紅酒搖晃時，紅色的液體在杯中齣現瞭變幻莫測的運動，看似一杯普通的紅酒，當你去研究它的晃動時，卻發現這是一個異常睏難的問題，杯內液體所展現的各種復雜而奇妙的運動包含瞭深奧的數學與力學原理。液體晃動動力學是流體動力學的一個重要分支，擁有完整的理論體係，其應用的範圍非常廣泛，液體晃動問題涉及數學、物理學、力學以及諸多的工程學領域，其中工程領域包括航空航天、船舶、土木、水利、化工以及核工程等。各個不同的學科關於液體晃動的研究論文己多達數韆篇，例如：IbrahimRA在2005年齣版的液體晃動動力學專著中，引用的論文多達3000餘篇，該書948頁，包含的內容極為豐富。
　　國內被廣泛引用的相關專著有：
　　1）居榮初，曾心傳.1983.彈性結構與液體的耦聯振動理論.北京：地震齣版社.（土木與水利工程領域，包含部分液體晃動動力學內容）
　　2）王照林，劉延柱.2002.充液係統動力學.北京：科學齣版社.（航天航空領域）
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