前言
本书旨在为航空航天、土木工程、水利工程、输电线路工程、机械工程、核工程、海岸工程和风工程的研究人员、工程师、教学人员及学生提供指导,同时也可作为以流体力学为研究对象的应用数学和物理学从业人员的参考读物。
本书最显著的特点是专门讨论最经典的圆形断面钝体结构。由于这类结构引起的流动形态复杂,研究人员针对该问题已经进行了大量的早期研究,同时考虑到圆柱形结构在工程中应用广泛,因此我觉得研究人员对该类结构的深入研究很有必要。
《圆柱绕流》共分为两卷。第Ⅰ卷出版于1997年,主要包含A、B、C三部分:
(A)全雷诺数范围内名义二维圆柱周围的无扰动流。
(B)几种理论模型,如自由流线模型、涡模型、涡面模型和其他不太常用的混合模型。
(C)自由流影响,如湍流度、剪切、压缩、噪声、空化现象和非牛顿流。
本书为第Ⅱ卷,主要包含
(D)几何参数的影响,包括相对表面粗糙度、长细比、锥化、阻塞度、有限长度、倾斜、旋转、临近壁面、两圆柱、圆柱群、圆柱阵列等。
另外还未写的第Ⅲ卷将会包含:
(E)非定常自由流,如加速流、减速流、回旋流、振荡流、波浪、波浪和涌流的混合流以及绕流。
(F)流体诱发振动,自由振动和强迫振动,同步振荡,影响和控制参数,抑振措施,多圆柱干扰效应,圆柱阵列效应,理论模型和椭圆振荡。
本书可以比作某种尚未完成的特殊拼图游戏,由成千上万个单独的“块”组成,但是目前这些“块”并没有被很好地拼接起来。由于流体力学本身非常复杂,常常需要更多的研究来形成新的“块”进一步完成拼图。这种比喻也许可以帮助读者更好地理解本书的内容。
本书包含了我一生学习和研究圆柱绕流的各种问题的成果。起初我并没有刻意地要写一本巨著,但是由于钝体结构绕流领域一直有新的发现,因此我觉得写一本可以广泛应用的著作是有必要的,而本书就是在这种长时间的研究工作中诞生的。书中的内容主要集中在各种现象的物理解释上,每一种现象的描述都包含其发生的可能原因。每一个工作都尽可能涉及流体的各个方面,因此这是一本综合性的著作。
为了更好地推进目前的研究工作,很多第二次世界大战前的里程碑式的研究工作也包含在本书中。如今论文和信息的发表速度已经远远超过了工程师和科学家的吸收消化速度,因此本书尝试为读者提供一个节约时间的概述性的指南。
书中给出了重要内容的参考文献以便于读者对本书内容的深入研究,同时为了方便对大量参考文献进行处理,本书将参考文献分为四类:
(i)书籍(B),包括全集(部分相关内容)。
(ii)综述(R)——高度相关,对入门阅读非常有用。
(iii)期刊论文(J)(容易获得)。
(iv)会议论文、报告、学位论文(P)等(难获得)。
最后,我衷心地希望您在阅读本书的过程中能感受到我对该研究的热情和奉献。致谢
感谢我的很多同行和朋友与我分享了他们的观点,并且在很多方面提出了非常宝贵的建议。我衷心地感激他们抽出自己宝贵的时间为本书做出的评论以及提出的中肯批评。很遗憾,限于篇幅这里无法列出在过去这些年里以各种方式帮助过我的所有人,我真诚地感谢如下各位:
Peter BEARMAN,Eberhard BERGER,Jack GERRARD,Hiroyuki HONJI,Tamotsu IGA-RASHI,Mark MORKOVIN,Eduard NAUDASCHER,Atsushi OKAJIMA,Michael PAIDOUSSIS,Geoff PARKINSON,Turgut SARPKAYA and Samir ZIADA.
书中引用的图片也得到了以下期刊和版权所有者的使用授权:
Aeronautical Journal,Royal Aeronautical Society;AIAA Journal and Journal of Aircraft,American Institute of Aeronautics and Astronautics;Applied Scientific Research,Kluwer;ASCE Journals Engineering Mechanics Division,Structural Division,and Water Division,American Society of Civil Engineers;ASME Journals:Basic Engineers,Fluids Engineering,Heat Transfer,Offshore Mechanics and ArcticEngineering,Power,Pressure Vessel Technology,and Mechanical Engineer,American Society of Mechanical Engineers;Atmospheric Environment,Pergamon Press;BMT Reports,British Maritime Technology Ltd;Bulletin JSME and Transactions JSME,Japanese Society of Mechanical Engineers;Bulletin Researoh Institute of Applied Mechanics,Kyushu University;Experiments in Fluids,Springer Verlag;Fluid Mechanics Research,Begell House Inc.;Flow Visualization Conferences,Hemisphere Publications Inc.;IEEE Conferences,Institute of Electrical and Electronic Engineers;International Journal of Heat and Mass Transfer,Pergamon Press;Heat Transfer Japanese Research,Society of Chemical Engineers of Japan;Journal of Fluid Mechanics,Cambridge University Press;Journal of Fluids and Structures,Academic Press;Journal of Mechanical Engineering Science,Institution of Mechanical Engineers;Journal of Physical Society of Japan,Physical Society of Japan;Journal of Science,Hiroshima University;Journal of Sound and Vibration,Academic Press;Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,Elsevier;L’Aeronautique et L’Astronautique,Elsevier;Max Planck Institute Reports,Gttingen;OTC Papers,Ofishore Technology Conference,Houston,Texas;Physics of Fluids,American Institute of Physics;Proceedings Ferrybridge Gooling Towers and After,Institution of Civil Engineers;Transactions ICE,Institution of Chemical Engineers;Transactions RINA,Royal Institute of Naval Architects;Wrme und Stoffübertragung,Springer Verlag;Zeitschrift für Flugwissenschaften und luftfahrtforschung,Springer Verlag.
最终的LATEX版是由S.G.Sajjadi 博士完成的,D.Millward 女士完成了所有参考文献和说明文字的输入,他们两位都来自斯坦福大学。我的小女儿Sandra阅读了草稿并进行了多次修改。我由衷地感谢来自OUP的Julie Harris博士和Richard Lawrence先生在对本书进行细心的编辑过程中提供的大量帮助,他们的帮助极大地提高了本书的质量。
M.M.斯特兰科维奇
英国兰开夏郡索尔福德市
2001年5月25日