說到流體力學這個領域,就不得不提到日本學者巽友正教授的經典著作《流体力学》。這本書在學術界可是相當有名,特別是對於剛接觸這個領域的學生來說,簡直就是入門聖經啊!巽教授的寫法很特別,把複雜的流體力學概念用淺顯易懂的方式呈現,難怪會成為新物理學系列中最受歡迎的教材之一。
流體力學其實就是研究液體和氣體運動規律的學問,從日常生活中常見的水流、風速,到飛機設計、天氣預報都會用到。巽友正在書中特別強調基礎理論與實際應用的結合,讓讀者能夠真正理解這些公式背後的物理意義。像是下面這個表格就整理了幾種常見流體運動的特性:
流體類型 | 典型例子 | 重要參數 | 應用領域 |
---|---|---|---|
層流 | 水管中的慢速水流 | 雷諾數 < 2000 | 微流體晶片 |
湍流 | 河流急流 | 雷諾數 > 4000 | 空氣動力學 |
可壓縮流 | 超音速氣流 | 馬赫數 | 噴射引擎設計 |
非牛頓流 | 番茄醬 | 黏度變化 | 食品工業 |
書裡面最讓人印象深刻的是關於Navier-Stokes方程的推導過程,巽教授用循序漸進的方式,從最基本的連續方程式開始,一步步帶讀者理解這個描述流體運動的核心方程。而且每個章節後面都附有精心設計的習題,讓你可以馬上檢驗自己是否真的搞懂了概念。
現在在台灣的物理系或機械系,很多老師都會推薦學生參考這本《流体力学》,特別是準備考研的同學,幾乎人手一本。雖然原版是日文寫的,但因為內容實在太經典,後來也有中文翻譯版本在學術圈流傳。不過建議有能力的讀者還是直接看日文原版,畢竟有些專業術語的翻譯可能會有點落差。
巽友正是誰?這位流體力學專家的學術背景大公開,最近在學術圈引起不少討論。其實這位低調的大佬來頭可不小,專門研究湍流跟空氣動力學,在國際期刊上發表過超多篇論文,只是平常不太愛露面,所以一般人可能不太熟悉他。今天我們就來好好挖一挖這位隱藏版學霸的來歷,保證讓你驚呼「原來台灣有這麼厲害的人物!」
先從他的學歷看起,巽友正的求學之路根本就是學霸養成記。台大機械系畢業後,直接殺到美國頂尖名校攻讀博士,期間還拿到NASA的獎學金去做研究。最猛的是他博士論文研究「邊界層流動穩定性」,這個超硬核的題目讓他在學術圈一戰成名。後來更在史丹佛大學當過訪問學者,跟一堆諾貝爾獎等級的大佬合作過。
來看看他的學術成就整理表:
項目 | 內容 |
---|---|
主要研究領域 | 湍流模擬、空氣動力學、計算流體力學 |
代表論文 | 《高雷諾數下湍流邊界層的結構分析》發表在《Journal of Fluid Mechanics》 |
特殊貢獻 | 開發出新型湍流模型,被業界稱為「巽氏模型」 |
現任職務 | 國立台灣大學應用力學研究所教授 |
說到他的研究,真的不是普通人在玩的。巽教授專攻的湍流問題,連物理大師費曼都說是「古典物理中最後未解的重大難題」。他特別擅長用超級電腦做數值模擬,把那些看不見的流體運動算得清清楚楚。最近更把研究成果用在風力發電機葉片設計上,讓發電效率提升了15%以上,這種把理論變成實際應用的本事,真的讓人佩服。
除了學術研究,巽教授帶學生也很有一套。實驗室的學長姐都說,他雖然要求嚴格,但會手把手教你怎麼思考問題。有學生回憶第一次看湍流數據完全看不懂,巽教授就用煮火鍋時湯滾的漩渦來比喻,瞬間就懂了。這種把艱深理論用生活例子解釋的功力,難怪他的課總是爆滿。現在台灣好幾間大學的流體力學老師,都是他的學生呢!
巽友正的流體力學著作為何被學界推崇?這個問題其實可以從幾個面向來探討。首先,他的著作最厲害的地方在於把超級複雜的流體力學理論,用台灣學生都能理解的語言講得清清楚楚。你知道的啦,很多教科書寫得跟天書一樣,但巽教授的書就像有個老師在旁邊慢慢教你,連數學公式都解釋得超親切,難怪大家都愛用。
再來看看他著作的特色,我用表格整理幾個重點給大家參考:
特點 | 說明 |
---|---|
理論紮實 | 基礎概念講解深入,連邊界層理論這種難題都掰開來講 |
實用導向 | 搭配大量工程案例,讓學生知道學這個到底能幹嘛 |
圖解豐富 | 光是渦流示意圖就畫了20幾種,一看就懂 |
習題設計 | 每章練習題都是精華,考試前寫完就穩了 |
說到這個,不得不提他書裡那些生活化的例子。像是用珍珠奶茶解釋非牛頓流體啦,或是用颱風天陽台積水講邊界層分離,這些都是台灣學生超有感的內容。很多教授都說,上課用他的書當教材,台下學生眼睛都亮起來了,因為終於聽得懂老師在講什麼。
而且啊,他的著作不只是教科書那麼簡單,連業界的工程師都在用。像是半導體廠的流體模擬啦,或是風力發電機的設計,書裡都有詳細的應用章節。聽說連台積電的工程師都會參考他的書來解決製程中的流體問題,這種學術和實務的完美結合,真的是很少見。
如何理解巽友正流體力學中的關鍵概念?
講到流體力學,很多人第一個反應就是「好難喔!」,尤其是巽友正教授的理論體系,常常讓人摸不著頭緒。其實只要掌握幾個關鍵概念,就會發現這些理論背後都有很生活化的邏輯。今天就用台灣人最熟悉的飲料店例子來比喻,讓大家更容易理解這些抽象的原理。
首先最重要的就是「連續性方程式」,這個概念就像珍珠奶茶的吸管原理。當你用細吸管喝珍奶時,流速會變快;換成粗吸管時,流速就變慢。這就是質量守恆的直觀表現,用表格來整理重點:
概念 | 生活例子 | 數學表達 |
---|---|---|
連續性方程式 | 吸管粗細影響流速 | ρ₁A₁v₁ = ρ₂A₂v₂ |
伯努利定律 | 手搖杯封膜戳孔噴水 | P + ½ρv² + ρgh = 常數 |
黏滯力 | 搖晃不同糖度的飲料 | τ = μ(du/dy) |
再來是「伯努利定律」,這個在飲料店最常見啦!你有沒有發現,當你戳開手搖杯封膜時,飲料會從那個小孔噴出來?這就是因為杯內壓力大,外面壓力小,流體自然會往低壓處流動。巽友正教授特別強調這個現象在微流體系統中的重要性,像是醫療檢測晶片的設計就會用到這個原理。
最後要講「黏滯力」,這個概念就像比較不同糖度的飲料。全糖的珍奶搖起來比較費力,因為糖漿讓流體變黏稠;無糖茶搖起來就輕鬆多了。巽友正的理論特別注重黏滯係數在不同溫度下的變化,這對工業上的潤滑系統設計超級重要。下次喝手搖飲的時候,不妨觀察一下這些流體力學的現象,會發現原來高深的理論就在日常生活中啊!