评论赠书-王洪伟老师编著《气体动力学原理和方法》新书上市

导读：上周五，我怀着格外激动的心情，收到了北京航空航天大学王洪伟老师编著的又一力作《气体动力学原理和方法》，它由人民邮电出版社正式出版发行、现已全面上市的专业图书。这本厚达近600页的著作采用全彩印刷，字里行间皆是硬核干货，分量十足！

它是一本能带领读者深度吃透气动动力学核心原理、熟练掌握基础计算方法的 “宝藏书”，无论是从事工程计算、数值模拟还是实验研究，都能从中收获扎实的理论根基与实践指导。

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一、气体动力学简介

气体动力学是流体力学的一个重要分支，主要研究气体在高速流动状态下的运动规律及其与周围物体的相互作用，尤其关注气体的可压缩性和热力学效应。比如当飞机在空中高速飞行时，周围的空气会发生怎样的变化，这些变化又如何影响飞机的飞行性能。这门学科涉及到气体的密度、温度、压力等诸多因素，它们相互关联并共同影响着气体的流动情况。气体动力学在航空航天领域有着广泛应用，帮助工程师们设计更高效的飞机、火箭等飞行器。同时，在汽车工业中，它也助力于优化汽车的外形，降低空气阻力，提升燃油效率。此外，像台风等自然灾害的研究也离不开气体动力学，通过它能更好地了解大气运动的机制，从而进行天气预测和灾害预警等工作。

二、作者简介

作者王洪伟，是北京航空航天大学能源与动力工程学院的教师，讲授本科生《工程流体力学》20余年，研究生《粘性流体力学》10余年，在此之前出版过三本书，《我所理解的流体力学》，《A Guide to Fluid Mechanics》和《解析流动：画说流体力学》。其中《我所理解的流体力学》长期在京东力学图书销量榜排行第一。制作并发布流体力学视频课程《流体力学基础》（21讲），在仿真秀、B站即其他平台上累计播放超150万次。制作并发布了网页版流体力学知识图谱，发布在虚拟教研室网站上，累计浏览量超5万次。

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三、关于图书  

本书是站在学习者的角度来写的，可以看作是《我所理解的流体力学》的延续，保持了通俗易懂、深入浅出、简单直观、图文精美的风格。气体动力学是流体力学的一个分支，主要处理可压缩流动相关的问题，与一般的流体力学相比，气体动力学中的数学公式更多，与热力学知识耦合强，并且在发展中积累了众多工程问题的简化计算方法。

1、书名的由来

初学者接触流体力学的时候，首要的困难是对物理现象和物理概念的理解，可以说大多数学过流体力学的学生，虽然考试分数尚可，也可以用学过的流体力学知识解题，但仍然没有理解最基础的流动原理。因此，作者在写作《我所理解的流体力学》的时候，全书都更注重“理解”而不注重解题，书中甚至没有安排例题和习题。在准备本书写作的时候，一开始也是本着这样的思想，甚至书名就打算定为“我所理解的气体动力学”。随着写作的深入，作者逐渐认识到，气体动力学相较流体力学的延伸更多是在处理方法上，理解流动原理固然很关键，熟练掌握各种计算方法也同样重要。很多处理方法的出现与当时遇到的实际问题密切相关，由历史上某一个人或一些人开发，借助了（有时甚至是创造了）一些数学手段。对于这些数学手段，作者本人也没有做到完全理解，而顶多是熟练应用而已。因此，取名“我所理解的气体动力学”显然是不太合理了，因此最终的成书决定起现在的名字。并且，要掌握的不止是原理，还有方法，因此书中包含了一些例题和习题，用于对这些方法的掌握和练习。

2、本书的写作风格

在写作风格上，本书有两个特点，第一是追求语言通俗易懂，尽量少使用专用术语，虽然这可能使得本书的严谨性和学术性受到一些影响，但应该能明显增强易读性。在此基础上，使用比喻和举例带读者一起理解可压缩流体在运动时的各种特点，不仅仅止步于推导出关系式和用其解决问题，还要在此基础上力图使用简单牛顿力学和热力学概念理解流动参数变化的原理。比如，气流速度减小一定是受到了阻力，而温度降低则对应着内能的减少，必然是因为对外做功或放热产生的。在一些较难理解的地方，还专门安排了独立的小节用于流动的分析和理解。  

本书第二个特点是全书的图片都由作者本人绘制，采用边写作边绘制的方式，从读者的角度考虑是否需要图来辅助理解。当感觉文字解释不清时，就增加一个示意图或曲线图，而绘制完图之后，可能发现原本的文字叙述不够合理，再回来修改文字。这样的效果是图文结合紧密，图作为科学语言，能有效地帮助读者理解文字的意思，而且也避免了一些冗长的文字叙述使人厌烦且难以理解。全书共500个图左右，尤其是一些特有的流动示意图应该会对读者有帮助。

3、内容的安排  

在内容编排上，作者并不期望读者必须掌握好流体力学和工程热力学之后才能阅读本书，因此书中包含了一些必要的基础知识。在第1章对气体的基本性质和气体动理论进行了介绍，在第2章对工程热力学的基本概念和理论进行了介绍，并注重其在流动中的应用，在最后一章则增加了对计算流体力学的初步介绍以适应现代工程需要。在附录中，本书用几个计算机程序替代了一般气体动力学附录的各种气体参数和气动函数表格，在计算机广泛应用的今天，应该比人工查表的方式更实用一些。

本书的第3章到第10章是气体动力学的核心内容，其中第3章概述了流体力学的基本方程，原则上所有气体动力学问题都可以由求解这些方程得到解决。不过由于理论求解复杂问题几乎不可能，而数值求解复杂且不能保证准确性，工程上常用各种简化处理办法。实际上第4章到第10章都属于简化处理方法，通过忽略黏性、换热、多维性、非定常性之中的一个或多个，工程问题可以得到极大地简化。这些简化方法不但能方便地解决实际问题，并且还通过提取单一影响因素进行分析，创造了很多新的理论或方法，比如气体的一维等熵关系式、波的反射和相交、等截面定常管流、一维运动波、跨声速和高超声速流动等等。在这其中，把小扰动线性化理论和特征线解法单独列出在第8章，因为它们几乎是纯数学，对于气体动力学来说属于方法而不是理论。  

总的来说，本书的内容涵盖了一般气体动力学书的常规内容，满足普通高等教育对气体动力学教材的要求，可以作为一般的本科生或研究生教材使用，也适合作为辅助教材和学生的自学资料，以及相关工程技术人员自学参考。  

4、下面是一些书的内页图片  

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来源：仿真秀App