导语

  

    依本书作者来看，这本书讨论的众多流动现象中，最神奇的就是上图这个“吹不掉的乒乓球”现象了。虽然小学科学课堂经常演示该实验，但其中的流动原理却较为复杂。向下吹气而乒乓球的受力却向上，多么违背常识啊。这也正是流体力学吸引人的地方。
    就让这本深入浅出的流体力学图画书带你走进奇妙的流体力学世界吧！

内容提要

  

    这是一本解释日常流动现象的科普书，本书在保证趣味性的同时对所涉及的流体力学知识进行了较为深入的介绍。在对流动现象的解释中，本书力求达到在通俗易懂和科学严谨之间的平衡，让不同层次的读者都能看懂。书中插图均为作者在计算机上绘制而成，相关内容尽量用图而不是文字来表达，力求解释清晰又不哕唆。本书在图解基础上辅以流体力学基础知识，以及几个自己在家就可以进行的小实验，让读者可以深入理解流体力学的原理。
    本书既适合广大科学爱好者，也适合从事与流体力学有关的行业技术人员阅读。

第1章  什么是流体
  1.流体是能流动的物质
    动手做：观察液体的自然形状
  2.流体的独特性质——黏性和压缩性
    知识点：连续的流体
  3.压力就是指压强
    知识点：体积力和表面力
  4.图钉和千斤顶
  5.神奇的表面张力
  6.覆杯实验探秘
  7.危险的气泡
第2章  流动中的力与能量
  8.开车兜风
    知识点：流动中的质量守恒
  9.喷气推进
  10.靠空气“悬浮”
    知识点：流动中的动量定理
  11.非常重要的附壁效应
  12.可疑的附壁效应飞行器
  13.流动中的功与热
  14.气体的吸热与放热
    知识点：流动中的能量方程
  15.容易误用的伯努利定理
  16.射流的压力与环境相同
  17.吹吸大不同
  18.发动机“吸鸟”吗
  19.小学数学题——水池进排水
  20.通风专家土拨鼠
  21.飞行的奥秘
    动手做：观察机翼对流体的扰动
  22.飘动的纸条
  23.射流中的乒乓球
  24.危险的站台
  25.越阻拦越加速
  26.塑料瓶空调靠谱吗
  27.飞吧“水火箭”
第3章  声速与超声速
  28.追赶声音
  29.声速史话
    知识点：声速公式的推导
  30.声波和声爆
  31.压力波和激波
  32.遇到障碍物的超声速流动
    动手做：自制纹影仪
  33.管道内的超声速流动
  34.先收再扩的拉瓦尔喷管
第4章  黏性主导的流动
  35.小黏性的大影响
    知识点：普朗特的边界层理论
  36.流动中的摩擦力
  37.受黏性影响的一层——边界层
  38.各种物体表面的边界层
  39.边界层全貌
  40.管道中的流动
第5章  混乱的流动——湍流
  41.雷诺实验——湍流研究新篇章
  42.生而混乱的湍流
  43.裹挟环境流体的湍动射流
  44.什么是雷诺数
第6章  流动的阻力与损失
  45.恼人的流动分离
    动手做：丝线法显示分离
  46.交互脱落的涡——卡门涡街
  47.流体产生的阻力
  48.减阻方法种种
  49.在糖浆里游泳
  50.紧跟前车
  51.对空开枪危险吗
  52.大的铁球先着地
  53.浮尘为什么能浮着
  54.忙碌的微生物
  55.流动中的机械能损失
    知识点：热力学第二定律与熵
  56.热机——工业时代的基石
  57.熵增就是损失
第7章  日常流动现象
  58.对空气做功——风机与压气机
  59.控制流量的阀门
  60.捏扁出口流速增
  61.高速流动生高温
  62.雨滴不是水滴形
  63.奇妙的弧线球
  64.江河的流速
  65.蜿蜒的河流
  66.逆流滚动吗
    动手做：油流法显示马蹄涡
  67.茶杯里的风暴
  68.地表最强风
    知识点：一点涡动力学的概念
  69.长长的翼尖涡
  70.建筑的通风
  71.水面波纹不简单

前言

  

    写一本流体力学科普书的想法产生于几年前，当时为了写专业的流体力学书——《我所理解的流体力学》，我买了很多科普书来参考学习以便把知识写得有趣且浅显易懂。看得多了，发现科普书和专业书之间存在明显的鸿沟。科普书大都讲得太浅，点到为止，甚至为了简化问题而产生错误，而专业书则基本都是按照学科体系编排，不是从问题出发的，读者不阅读大部分章节就很难得到想要的那部分知识。
    于是拟定了一些题目后我就开始写了，但写出来的却仍然感觉既不浅显易懂又不深入系统，我想这正体现了当前科普工作的困境。在一两百年前，当时的很多科学家同时也是受欢迎的公众人物，因为他们的科研同时也是科普的，他们显得睿智而又擅长解决实际问题。然而这一百多年来，科技飞速发展，学科也越分越细，专业人士之间都隔行如隔山，更别说普通公众对科学的理解了。科普和科研之间的裂痕逐渐加大。因为科普都是解释现象的，而现象的本质往往比较复杂，甚至经常涉及跨学科的知识，于是就需要“博物学家”来解释，而“博物学家”有暗指不够专业的意思，这让很多科学家避之不及。
    那什么是科普呢？通用的定义是：利用各种传媒以通俗易懂的方式让公众接受科学知识的活动，是一种社会教育。这里面完全没有提及受教育者的年龄、专业和社会地位。然而，我们却经常认为科普主要是针对青少年的活动，大多数的科普图书和科普活动都是针对青少年的。实际上，承担更多社会责任的成年人更需要科普，但当他们寻求一些通俗易懂的图书来了解科学时，可以选择的却很少。
    科普书中也颇有一些针对成年人甚至专业人士的好书。例如。诺贝尔化学奖得主姜-范恩（John Fenn）写的《热的简史》就特别好。这是一本典型的科普书，但却不是面向中小学生的，书中对于热力学本质的论述甚至比很多教科书还要深入，我想从高中学生到相关工程技术人员，甚至包括很多教授热力学的大学教师读后都会颇有收获。该书读起来很有趣，语言也很轻松，从哪方面来说都应该算是科普书。
    作者在写作过程中也曾经试图把每个现象都解释得全面且明白。但恐怕并未做到，因为实际现象总是牵扯太多的专业知识。也可能有的读者读完本书后会引出更多的疑问，其实这也是科普图书的作用之一：引发读者的兴趣和思考。其实不只是一般读者。科学工作者也是这样，知道的越多，疑问就越多。
    本书到底是不是一本好的科普书留给读者评价，但作者敢说这是一本有特色的图书，和市面上的科普书都不太一样。在内容上，本书力求深入浅出，把复杂的流体力学知识归结到基本的牛顿定律和能量守恒定律；在表现方式上，本书主要以图解的方式，并配用尽量简洁的文字描述对相关内容进行展示。书中的插图均由作者绘制，在保证科学严谨的同时力求表述清晰且美观，漫画人物是作者的女儿绘制的，以提升知识的趣味性。
    王洪伟
    2020年6月