西北工业大学水下仿生与流动控制科技创新团队：水动力学的系统总结与发展展望

随着《水动力学》的完成，我们对水动力学这一领域的理解又向前迈进了一步。水动力学作为一门应用学科，其研究内容和方法始终在不断发展和演变。从古典流体力学到现代的计算流体力学，水动力学的发展历程充满了人类对自然规律的探索与创新。本书的编写不仅是对水动力学知识的系统总结，也是对这一学科未来发展的展望。

水动力学作为一门研究流体运动规律及其与边界相互作用的学科，是海洋工程、水利工程、船舶工程等领域的重要理论基础。它不仅在基础科学研究中占据着举足轻重的地位，而且在实际工程应用中发挥着不可或缺的作用。随着我国海洋事业的蓬勃发展，海洋资源开发、海洋环境保护以及海洋权益维护等领域的战略需求日益凸显，水动力学知识的学习与应用对于培养高素质的海洋工程专业人才具有极为重要的现实意义。

西北工大水下仿生与流动控制科技创新团队编写的《水动力学》写旨在为高等院校相关专业的学生以及从事海洋工程设计、研究和应用的工程技术人员提供一部系统、全面且实用的水动力学教材。在编写过程中，我们充分借鉴了国内外众多经典教材的编写经验，结合我国海洋工程领域的实际需求，力求内容丰富、结构合理、深入浅出，既有扎实的理论介绍，又紧密联系工程实践。

水动力学

杜 鹏 陈效鹏 文 俊 胡海豹 著

北京 : 科学出版社 , 2025. 10

ISBN 978-7-03-082902-3

本书内容涵盖了水动力学的基本概念、研究方法、数值模拟技术、势流理论、水波动力学、海洋工程中的水动力现象以及水动力实验技术等多个方面。在基础理论部分，我们详细阐述了流体力学的基本原理和控制方程，为后续内容的学习奠定坚实的理论基础；在应用技术部分，重点介绍了水动力数值模拟技术、势流理论和水波动力学，这些内容不仅反映了当前水动力学领域的最新研究成果，而且为解决实际工程问题提供了有效的技术手段；在工程应用和实验技术部分，深入探讨了海洋工程中的水动力现象及实验技术，旨在培养学生的实践能力和创新思维。

本书的编写参考了国内外大量经典教材和最新研究成果，力求内容全面、结构合理、深入浅出。编写团队由长期从事水动力学教学与科研工作的专家学者组成，他们在各自的领域都有着扎实的基础和丰富的经验，在编写过程中，团队成员充分发挥各自的专业优势，经过多次研讨和修改，最终形成了这部凝聚集体智慧的教材。

内容节选-1.5

水动力学的主要应用和发展趋势

水动力学是一门应用科学，所研究的课题皆来自生产实践，与工程技术密切相关，主要应用领域如下。

一是水利和水电工程，其是历史最久的工程科学之一。防洪工程中需要确定防洪库容、泄洪容量、堤顶高程等数据；洪水预报需要知道洪水运行规律；工业发展必须防止对河流的污染，这些问题都能从明槽水流的研究中得到解决。通过高坝下泄的渗气水流具有很大的动能，会引起冲刷；多沙河流的河道、河口以及水库的淤积，可能影响航道或使已建的工程丧失作用，这些问题可通过对泥沙运动的研究获得解决办法。建造水力发电站和抽水工程时，需要研究水力机械发生振动的条件、启闭过程中的特性变化，主要防止或减少空蚀破坏，这些方面都是水动力学的研究内容。

水利工程(a) 和抽水工程(b)

二是船舶工程。由于造船技术的需要，古代已对船舶力学有一定的认识。船舶运动阻力和航行安全性，始终是船舶工程中的关键问题，长期以来研究的螺旋桨推进力、兴波阻力、附加质量、适航性等都是为了解决这些问题的。造船技术的革新，水翼船、气垫船、新型水下航行器等的出现，对水动力学提出了更高的要求。在水中高速运行的水翼、水下航行器等产生的空泡流，快艇、水上飞机在水面上的滑行，船舶、闸门、管道等弹性体的振动，水面舰船、水下航行体等所产生的水动力噪声等都是水动力学的重要研究课题。

船舶(a) 和水下航行器(b)

三是近代武器。潜艇、鱼雷、反潜导弹等是和水动力学研究密切相关的武器。水下发射引起出水的研究；鱼雷、反潜导弹、航天飞船的仪器舱和座舱的入水引起撞水和入水的研究。

潜艇发射鱼雷(a) 和潜射导弹(b)

当然还有其他应用，比如机械工程中的润滑和液压传动，核电站工程中的水气两相流，海岸工程中的潮流作用，海上采油工程中的波浪问题等，皆是水动力学的研究课题。

流动测试传感器(a) 和超算(b)

现代水动力学和过去相比，其研究方法也有显著的进步与变化。实验技术的现代化允许我们更多地研究水流运动的内部机理和更为复杂的流动现象，计算机技术的飞速发展、计算流体力学(CFD) 的建立为水动力学的研究开辟了新途径，对于水动力学的发展产生深远的影响。新型传感器设计、先进实验技术、高精度数值模拟方法、高性能计算技术等将是未来水动力学领域的重要发展方向。

然而，水动力学是一门不断发展和创新的学科，本书的出版只是一个新的起点。与本教材对应已建设好线上课程平台，欢迎访问学习https://coursehome.zhihuishu.com/courseHome/1000107509（或点击文末“阅读原文”访问）。我们希望本书能够为读者提供一个学习和研究水动力学的平台，帮助他们在这一领域取得更多的成果。同时，我们也期待本书能够激发更多学者和工程技术人员对水动力学的兴趣，共同推动这一学科的发展。

最后，我们要感谢所有为本书出版提供支持和帮助的单位和个人。希望本书能够为水动力学的教学和研究贡献一份力量，为我国海洋工程事业的发展培养出更多优秀的专业人才。

本文摘编自《水动力学》（杜鹏等著. 北京 : 科学出版社, 2025. 10）一书“前言”“第1 章绪论”“后记”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-082902-3

责任编辑: 赵敬伟 杨 探

本书是一部系统介绍水动力学基本理论、研究方法及其在海洋工程中应用的教材。本书以流体力学为基础，结合海洋工程的实际需求，全面阐述了水动力学的基本概念、研究方法、数值模拟技术、实验技术以及相关应用。全书共九章，内容涵盖流体力学基础、水动力数值模拟技术、势流理论、水波动力学、海洋工程中的水动力现象以及水动力实验技术等。本书注重理论与实践相结合，既介绍了水动力学的经典理论，又反映了当前领域的最新研究成果和技术发展。

本书适合作为高等院校海洋工程、水利工程、船舶工程等相关专业的本科生和研究生教材，也可供从事海洋工程设计、研究和应用的工程技术人员参考。

（本文编辑：刘四旦）

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