《形与流——漫谈阻力流体动力学》

出处：按学科分类—综合性图书 湖北人民出版社《青年读书辞典》第575页（883字）

【着者】：

A·H·夏皮罗编着。夏皮罗，美国现代科学家。本书是根据美国科普电影《阻力流体动力学》的素材编写而成，目的是用几个关于运动阻力的疑难实验作引子，向读者阐述流体动力学的一些基本思想。全书共分为9章。《几个佯谬实验》一章就是提出疑点的“引子”部分。通过球的阻力曲线、光洁度不同的球的阻力对比、球体与流线型体在低粘性和高粘性流体中的阻力对比等4个风洞实验，将一些纷杂的现象展现在我们眼前：阻力不随速度的增加呈连续增长；在不同的速度下，球的光洁度对阻力的影响存在反常现象；流线型在低粘性与高粘性流体中的阻力特性不同。作者指出，必须从上述现象中寻找秩序和逻辑，否则，工程师们将无法解决飞机、船舶、喷气发动机、炼油厂、发电厂、火箭以及一切流体起重要作用的设备系统设计中的技术问题。本书第3至第8章就是为此目的服务的。作者用大量实验事实和论证分析，对连续流体模型；流体微团(质点)的体积力、表面力和粘性概念；支配流体质点运动的牛顿定律；雷诺数；动力学相似原理；低雷诺数下粘性为主的流动和斯托克司阻力定律；高雷诺数下的阻力定律和动力相似定律；粘性边界层、层流和湍流概念；无粘性流体流动的伯努利原理；流线型和非流线型的压阻以及逆向压力梯度内的边界层失速等流体动力学的基本概念和原理进行了生动的描绘。第9章《佯谬的解释》是全书的总结部分。通过对前述4个疑难实验的解释，作者引导着读者用流体动力学概念和原理去分析处理实际问题。例如：第一个实验因钝体球在高雷诺数时主要受压阻，边界层从低速向高速过渡时由有分离的层流转为有逆向压力梯度的湍流，故阻力减小；第二个实验因低速时两球边界层很厚，都是层流，粗糙表面的摩擦使阻力增加，而高速时边界层很薄，粗糙的表面使边界层变为尾迹较小的湍流，故阻力反而减小；因高雷诺数时边界层有分离，低雷诺数时边界层无分离，并且粘性流动中摩擦力起着主导作用，所以导致流线型在高粘性流体中的阻力反而增高。形象逼真的实验照片和条理清晰的解说，是本书的主要特色。读者从中可以很好地了解五光十色、井然有序的流体世界。