本书结合流体力学,主要介绍张量分析的基本概念、理论及相关应用,全书内容包括:矢量的基本概念和基本运算、张量的基本概念和基本运算、矢量和张量分析及黏性流体力学基本方程的张量表述,其中最后一部分是前面三部分的重要应用。书中每章都附有较为丰富的习题以供读者练习使用。
样章试读
目录
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第1章 矢量的基本概念和基本运算 001
1.1 矢量的定义 001
1.2 矢量的加减法?数乘运算及分解 002
1.2.1 矢量的加减法和数乘运算 002
1.2.2 矢量的分解 004
1.3 矢量的乘积 006
1.3.1 矢量的点积 006
1.3.2 矢量的叉积 007
1.3.3 矢量的混合积 009
1.4 坐标系及矢量的坐标 010
1.4.1 坐标系 010
1.4.2 斜角直线坐标系 011
1.4.3 正交直线坐标系 014
1.4.4 爱因斯坦求和约定 015
1.4.5 矢量运算的进一步讨论 016
1.5 矢量的坐标变换 020
1.5.1 协变基矢量的转换关系 020
1.5.2 逆变基矢量的转换关系 021
1.5.3 矢量分量的转换关系 021
1.5.4 度量张量的协变分量和逆变分量的转换关系 022
1.5.5 笛卡儿坐标系的转换 022
1.6 曲线坐标系 023
1.6.1 空间曲线 024
1.6.2 一般的曲线坐标系 028
1.6.3 正交曲线坐标系 031
1.7 矢量的新定义 033
1.7.1 矢量的定义 033
1.7.2 赝矢量 034
第2章 张量的基本概念和基本运算 039
2.1 张量的基本概念 039
2.1.1 流体的应力 039
2.1.2 张量的定义 041
2.1.3 矢量的并矢 042
2.1.4 张量的实体表示法 043
2.1.5 度量张量和置换张量 044
2.2 张量的基本运算 044
2.2.1 张量的相等和零张量 045
2.2.2 张量的加减法和数乘运算 045
2.2.3 张量的并乘 045
2.2.4 张量的缩并 046
2.2.5 张量的点积(乘) 047
2.2.6 张量的叉积(乘) 047
2.2.7 张量的对称化和反对称化 048
2.2.8 商法则 050
2.3 笛卡儿张量 051
2.4 二阶张量 053
2.4.1 二阶张量和矩阵 053
2.4.2 映射量 057
2.4.3 二阶张量的对称和反对称分解 057
2.4.4 二阶张量的特征方向和不变量 060
2.4.5 各向同性二阶张量 065
第3章 矢量和张量分析 070
3.1 场的基本概念 070
3.1.1 标量场的梯度 070
3.1.2 张量场的梯度 073
3.1.3 哈密顿算子 075
3.1.4 张量场的微分 076
3.2 矢量场 076
3.2.1 矢量场的通量和散度 076
3.2.2 矢量场的环量和旋度 081
3.2.3 积分定理 085
3.2.4 有势场和无旋场?管量场和无源场?调和场 095
3.2.5 亥姆霍兹(Helmholtz)分解 102
3.3 张量场 102
3.3.1 张量场的散度和旋度 102
3.3.2 积分定理 103
3.4 曲线坐标系中的张量分析 105
3.4.1 曲线坐标系中对坐标的偏导数 105
3.4.2 曲线坐标系中梯度?散度和旋度 114
3.4.3 无量纲自然局部基矢量和物理分量 121
3.4.4 正交曲线坐标系中的梯度?散度和旋度 123
第4章 黏性流体力学基本方程的张量表述 131
4.1 黏性流体力学中的描述方法 131
4.1.1 流体和连续性假设 131
4.1.2 拉格朗日描述法 134
4.1.3 欧拉(Euler)描述法 136
4.1.4 雷诺输运定理 140
4.2 黏性流体的本构关系 144
4.2.1 本构关系的基本概念 144
4.2.2 各向同性四阶张量 147
4.2.3 本构关系的建立 150
4.3 黏性流体运动的基本方程 152
4.3.1 连续方程 153
4.3.2 动量方程 154
4.3.3 能量方程 155
参考文献 160
附录 哈密顿算子及二次求导运算 161