基礎流體力學

本書序言

   作為流體力學基礎教科書，旨在提供適合大學部高年級生研習流體力學簡明嚴謹並深入淺出之中文教材。全書共分七章，第一章介紹理解流體運動所需數學基礎、包含指標運算、基本卡式張量分析與複變理論回顧等。第二章說明流體運動基本物理觀念，包含連續體假設、黏性與牛頓黏性定律等，可初步了解流體運動物理特性。第三章介紹靜止流體行為特徵、主牽涉靜止流體與固體接觸其作用於固體之各類靜水力。第四章為無涉作用力之單純運動學理論、即流體運動軌跡線與第一部分赫姆霍茲渦度定理。第五章為流體運動之動力學分析，以連續體力學為基礎表古典物理各類守恆定律為平衡陳述並轉換為適合描述流體運動形式，並據此定性與定量描述流體運動特徵。因流體運動複雜性、實務常需以實驗確定流體運動狀況，於第六章介紹實驗分析理論基礎、包含白金漢定理數學證明。

   聚焦牛頓流體運動特性，其運動狀況顯著受密度與黏性此兩物理性質影響。於書末章以此兩物理量間相對重要性探討特定流體流動特徵。首先為理想流體之運動，含基本勢流理論概念、伯努利積分與朗伯特悖論等；次為不可壓縮黏性流體運動，包含解析解、邊界層理論、動量積分、阻力與升力、紊流基本概念等；繼之以可壓縮無黏性流體之流動，含聲速傳播、震波分析、流體壓縮性於阻力及升力影響等。因於地表環境大多數工程問題處理之流體運動均具自由表面、於第七章末節初步介紹明渠流動特性並結束本書。每章末提供練習以裨益讀者熟悉所學內容，並附延伸閱讀書目可為更深入探討。附錄A 整理流體力學常用數學運算於三類直角座標系表示、附錄B 為部分練習詳解。本書可為一學期三學分流體力學課程教材；並備上課投影片檔案，請來信筆者索取。另有姐妹作“中等流體力學＂ 乙書更深入探討第七章與相關流體運動特徵之內容。

本書特色

    本書為作者根據於成功大學、浙江大學、韓國KAIST研究院與維也納自然科學大學講授流體力學等課程講義與相關研究課題著作編撰而成，旨在提供一本適合大學部高年級生與研究生研習流體力學簡明嚴謹深入淺出、兼顧數學分析與物理觀念之中文教科書。

    全書共分七章、著重基本概念與理論架構、分析問題之思路與數學方法之說明。章節安排依古典力學通常講授順序、每章末均附練習題與延伸閱讀書目，期可裨益讀者熟悉所學內容並觸類旁通於相關工程領域課題。

一 數學基礎
二 基本觀念
三 流體靜力學
四 流體運動學
五 平衡方程式
六 量綱分析與動力相似
七 流體運動特論
附錄 A 常用三維座標系
附錄 B 部分練習詳解