工程流体力学

目录
前言
第1章绪论1
1.1流体与流体力学概念1
1.2流体力学发展简史2
1.3知识体系与应用领域3
1.4流体力学研究方法4
1.5学习中应注意的几个问题5
思考与练习6
第2章流体的基本性质7
2.1流体的密度与可压缩性7
2.2流体的分散性与连续介质假设9
2.3流体的黏性与理想流体模型10
2.4*表面张力与毛细现象16
2.5流体的受力18
思考与练习19
第3章流体静力学20
3.1问题的提出20
3.2静止流体的应力特征20
3.3静止流体的力平衡微分方程21
3.4静止液体的压强23
3.4.1静压的物理概念23
3.4.2等压面23
3.4.3静止液体内的压强分布24
3.5静止大气的压强分布25
3.6压强的测量26
3.6.1压强的单位26
3.6.2绝对压强、相对压强、真空度27
3.6.3压强测量方法28
3.7静止液体作用在壁面上的总压力32
3.7.1静止液体作用在平面壁上的
压力32
3.7.2静止液体作用在曲面壁上的
压力34
3.8*非惯性系中流体的相对平衡36
3.8.1流体作匀加速直线运动36
3.8.2流体绕竖直轴作匀角速度旋转
运动37
3.9*浮力及浮体的平衡39
思考与练习40
第4章理想流体运动基本方程43
4.1问题的提出43
4.2描述流体运动的两种方法43
4.2.1拉格朗日法44
4.2.2欧拉法44
4.2.3随体导数45
4.2.4流动分类46
4.3流体运动的基本概念47
4.3.1迹线与流线47
4.3.2流管与流束48
4.3.3过流断面与流量49
4.3.4系统与控制体50
4.4连续性方程50
4.4.1微分形式的连续性方程50
4.4.2连续性方程的简化形式51
4.5理想流体运动微分方程52
4.6伯努利方程54
4.6.1微元流束伯努利方程54
4.6.2流线法线方向的压强变化55
4.6.3总流伯努利方程56
4.7伯努利方程的扩展应用57
4.7.1分流或汇流57
4.7.2有能量输入或输出的情形58
4.7.3非定常流58
4.7.4毕托管测量流速59
4.7.5文丘里流量计60
4.8动量方程与动量矩方程61
4.8.1动量方程61
4.8.2动量矩方程62
4.8.3动量方程与动量矩方程的应用
举例63
4.9*叶轮机械基本方程67
4.9.1涡轮机械内相对运动的伯努利
方程67
4.9.2涡轮机内流体的动量方程与动
量矩方程68
思考与练习69
第5章不可压缩黏性流体一元流动72
5.1问题的提出72
5.2黏性流体管内流动的伯努利方程及
能量损失72
5.2.1黏性流体总流的伯努利方程72
5.2.2沿程阻力损失73
5.2.3局部阻力损失74
5.2.4流体输送系统的能量方程74
5.3两种流动形态75
5.4圆管中层流流动分析77
5.5管内湍流的分区特征与速度分布79
5.5.1分区特征79
5.5.2湍流的速度分布80
5.6管内湍流的沿程阻力系数82
5.6.1经验公式82
5.6.2尼古拉兹试验83
5.6.3莫迪图84
5.7非圆形管道沿程损失的计算85
5.8局部阻力系数86
5.9*工程实例分析89
5.9.1虹吸管89
5.9.2管嘴(厚壁孔口)定常出流90
5.9.3烟囱90
5.9.4管路计算91
5.9.5管流中的水击96
思考与练习97
第6章可压缩气体一元流动100
6.1问题的提出100
6.2压缩性气流的能量方程100
6.3压缩性气流的连续性方程102
6.4压缩性气流中各参数的变化规律103
6.4.1滞止参数103
6.4.2临界参数105
6.5压缩性气体经喷管的流动106
6.5.1收缩型喷管(或孔口出流)106
6.5.2经拉伐尔喷管的流动107
6.6压缩性气体的等温管流109
6.6.1基本公式109
6.6.2压降公式110
6.6.3流量公式111
6.7*气体激波112
6.7.1小扰动波的传播及声速112
6.7.2膨胀波114
6.7.3激波114
6.7.4激波前后的参数关系116
6.7.5拉伐尔喷管的非设计工况流动
分析117
思考与练习119
工程流体力学目录第7章理想流体平面运动121
7.1问题的提出121
7.2理想流体微团运动分析121
7.2.1理想流体运动分解122
7.2.2有旋流动与无旋流动123
7.3速度环量与涡量123
7.3.1速度环量123
7.3.2旋涡强度124
7.3.3斯托克斯定理124
7.4速度势与流函数125
7.4.1速度势函数125
7.4.2流函数127
7.4.3势函数与流函数的关系128
7.5复位势及其性质129
7.5.1复位势的概念129
7.5.2复位势的性质129
7.6基本的平面势流130
7.6.1均匀直线流130
7.6.2点源和点汇130
7.6.3点涡132
7.7有势流动的叠加134
7.7.1螺旋流134
7.7.2偶极子流135
7.7.3*均匀等速流绕圆柱体无环量
流动138
7.7.4*均匀等速流绕圆柱体有环量
流动139
7.8理想流体的旋涡运动141
7.8.1涡线、涡管、涡束和涡通量141
7.8.2汤姆逊定理142
7.8.3亥姆霍兹定理143
7.8.4涡丝的诱导速度144
思考与练习145
第8章黏性流体运动方程及其基
本解147
8.1问题的提出147
8.2雷诺输运定理与连续性方程148
8.3变形率张量与亥姆霍兹定理151
8.4黏性流体的受力分析155
8.5动量方程156
8.6本构方程157
8.7纳维?斯托克斯方程159
8.8运动方程组的封闭性与定解条件160
8.8.1基本方程组的封闭性讨论160
8.8.2定解条件161
8.8.3求解方法162
8.9二维平面层流解162
8.10二维轴对称层流解166
8.11*低雷诺数流动解168
思考与练习172
第9章边界层流动174
9.1问题的提出174
9.2边界层流动的基本特征175
9.3边界层运动方程178
9.4边界层方程的相似性解180
9.5平板边界层的布拉修斯精确解183
9.6边界层积分方程解法186
9.6.1边界层动量积分方程186
9.6.2边界层能量积分方程187
9.6.3平板边界层的积分近似解法188
9.6.4*绕流问题的积分近似解法191
思考与练习193
第10章湍流与湍流理论195
10.1问题的提出195
10.2湍流的形成及特征196
10.2.1黏性运动的有旋性与湍流
特征196
10.2.2层流的稳定性197
10.2.3猝发现象与涡的迁移198
10.2.4*湍流的拟序结构199
10.3湍流描述方法200
10.4湍流运动基本方程201
10.4.1连续性方程201
10.4.2动量方程(雷诺方程)202
10.4.3平均动能方程203
10.4.4涡量方程204
10.5湍流模式理论205
10.5.1湍流运动基本方程的封闭性
讨论205
10.5.2湍流模式理论分类及特点205
10.5.3涡黏度与布辛涅斯克假设206
10.5.40方程模式206
10.5.5单方程模式207
10.5.6双方程模式208
10.5.7*雷诺应力与代数应力模型
简介209
思考与练习211
第11章工程湍流的半经验解法213
11.1问题的提出213
11.2混合长度与流速分布律214
11.3圆管内湍流216
11.3.1时均运动方程216
11.3.2流速分布律218
11.3.3光滑管流动阻力218
11.3.4粗糙管流动阻力219
11.4平壁湍流速度边界层220
11.4.1基本方程220
11.4.2分区特征221
11.4.3壁面律222
11.4.4速度边界层222
11.4.5层流—湍流组合边界层224
11.5*射流与尾流225
11.5.1基本特征225
11.5.2流速衰减规律226
11.5.3相似解法227
思考与练习230
第12章量纲分析与相似原理232
12.1问题的提出232
12.2单位与量纲233
12.3量纲分析法234
12.3.1瑞利法234
12.3.2