工程流体力学

目　　录
第1 章　 流体的基本物理性质 ( 1 )
　 1. 1　 流体的连续介质模型  ( 1 )
　 1. 2　 流体的物理性质  ( 2 )
　 　 1. 2. 1　 流体密度  ( 2 )
　 　 1. 2. 2　 流动性  ( 2 )
　 　 1. 2. 3　 可压缩性和膨胀性  ( 2 )
　 　 1. 2. 4　 黏性  ( 3 )
　 1. 3　 流体分类  ( 6 )
　 　 1. 3. 1　 牛顿流体(Newtonian fluid)和非牛顿流体(Non-Newtonian fluid)  ( 6 )
　 　 1. 3. 2　 黏性流体和理想流体  ( 6 )
　 1. 4　 表面张力 (Surface tension)  ( 6 )
　 　 1. 4. 1　 影响球  ( 6 )
　 　 1. 4. 2　 表面张力产生的原因  ( 7 )
　 　 1. 4. 3　 拉普拉斯公式  ( 8 )
　 　 1. 4. 4　 毛细现象  ( 9 )
　 题与解  ( 11 )
第2 章　 流体静力学  ( 17 )
　 2. 1　 作用在流体上的力  ( 17 )
　 　 2. 1. 1　 表面力  ( 17 )
　 　 2. 1. 2　 质量力  ( 18 )
　 　 2. 1. 3　 液体静压强及特性  ( 18 )
　 2. 2　 流体平衡微分方程  ( 18 )
　 　 2. 2. 1　 平衡微分方程 (Equilibrium differential equation)  ( 18 )
　 　 2. 2. 2　 压强差公式  ( 19 )
　 　 2. 2. 3　 等压面微分方程  ( 20 )
　 　 2. 2. 4　 力的势函数  ( 20 )
　 2. 3　 流体静力学基本方程式  ( 21 )
　 　 2. 3. 1　 重力场中液体的平衡方程  ( 21 )
　 　 2. 3. 2　 不可压缩流体中压强计算公式  ( 22 )
　 2. 4　 典型应用  ( 22 )
　 　 2. 4. 1　 连通器  ( 22 )
　 　 2. 4. 2　 压力的传递  ( 23 )
　 　 2. 4. 3　 压强计量  ( 23 )
　　 2. 4. 4　 油水分离水力旋流器  ( 25 )
　 题与解  ( 27 )
第3 章　 流体运动学  ( 34 )
　 3. 1　 流体运动的特点  ( 34 )
　 　 3. 1. 1　 流体运动的特点  ( 34 )
　 　 3. 1. 2　 流场的概念  ( 34 )
　 　 3. 1. 3　 流动的分类  ( 35 )
　 3. 2　 流体运动的描述  ( 35 )
　 　 3. 2. 1　 拉格朗日法  ( 35 )
　 　 3. 2. 2　 欧拉法  ( 37 )
　 　 3. 2. 3　 质点导数  ( 37 )
　 3. 3　 流场的直观表示  ( 39 )
　 　 3. 3. 1　 迹线  ( 39 )
　 　 3. 3. 2　 流线  ( 40 )
　 　 3. 3. 3　 流线与迹线的关系  ( 41 )
　 3. 4　 流体微团运动分析  ( 42 )
　 　 3. 4. 1　 平动  ( 43 )
　 　 3. 4. 2　 线变形  ( 43 )
　 　 3. 4. 3　 角变形  ( 44 )
　 　 3. 4. 4　 旋转  ( 46 )
　 3. 5　 有旋流动与无旋流动  ( 47 )
　 　 3. 5. 1　 涡量  ( 47 )
　 　 3. 5. 2　 有旋流动与无旋流动  ( 48 )
　 3. 6　 速度环量、 斯托克斯公式、 高斯公式、 汤姆孙定理  ( 50 )
　 　 3. 6. 1　 速度环量  ( 50 )
　 　 3. 6. 2　 斯托克斯公式  ( 50 )
　 　 3. 6. 3　 高斯公式 (Gaussian formula)  ( 51 )
　 　 3. 6. 4　 汤姆孙定理  ( 51 )
　 题与解  ( 51 )
第4 章　 流体动力学  ( 57 )
　 4. 1　 输运公式  ( 57 )
　 　 4. 1. 1　 系统与控制体  ( 57 )
　 　 4. 1. 2　 输运公式  ( 58 )
　 4. 2　 面向控制体的流体动力学积分方程  ( 59 )
　 　 4. 2. 1　 质量连续方程  ( 59 )
　 　 4. 2. 2　 动量方程  ( 62 )
　 　 4. 2. 3　 能量方程  ( 64 )
　 　 4. 2. 4　 伯努利方程及其应用  ( 67 )
　 4. 3　 流体动力学微分方程 (Fluid dynamics differential equation)  ( 77 )
　 　 4. 3. 1　 连续方程  ( 77 )
　 　 4. 3. 2　 运动方程  ( 80 )
　4. 4　 不可压缩流体流动微分方程  ( 93 )
　 　 4. 4. 1　 建立微分方程的基本方法  ( 93 )
　 　 4. 4. 2　 初始条件和边界条件  ( 94 )
　 　 4. 4. 3　 典型应用  ( 95 )
　 题与解  (102)
第5 章　 平面势流  (117)
　 5. 1　 势函数  (117)
　 　 5. 1. 1　 有势场  (117)
　 　 5. 1. 2　 速度势函数的定义  (117)
　 　 5. 1. 3　 引入速度势函数的意义  (118)
　 　 5. 1. 4　 速度势函数的求解  (118)
　 　 5. 1. 5　 速度势函数与环量的关系  (118)
　 　 5. 1. 6　 无旋流动的基本性质  (119)
　 　 5. 1. 7　 拉普拉斯方程 (势函数方程)  (120)
　 5. 2　 流函数  (121)
　 　 5. 2. 1　 流函数的定义  (121)
　 　 5. 2. 2　 流函数的意义  (121)
　 　 5. 2. 3　 流函数的求法  (121)
　 　 5. 2. 4　 流函数的基本性质  (122)
　 　 5. 2. 5　 流函数方程  (122)
　 5. 3　 流函数与势函数的关系  (123)
　 　 5. 3. 1　 流函数与势函数的边界条件  (123)
　 　 5. 3. 2　 柯西-黎曼条件 (Cauchy-Riemann condition)  (124)
　 　 5. 3. 3　 等势线、 流线和流网  (124)
　 5. 4　 简单势流流动  (125)
　 　 5. 4. 1　 解决势流问题的思路  (125)
　 　 5. 4. 2　 势流叠加原理  (125)
　 　 5. 4. 3　 简单流动  (126)
　 　 5. 4. 4　 复合流动  (130)
　 　 5. 4. 5　 复势与复速度  (133)
　 题与解  (134)
第6 章　 管内流动  (137)
　 6. 1　 管内流动的特点  (137)
　 　 6. 1. 1　 充分发展流动  (137)
　 　 6. 1. 2　 流态  (137)
　 　 6. 1. 3　 湍流流动  (138)
　 6. 2　 管内流动计算  (139)
　 　 6. 2. 1　 管路计算的基本公式  (139)
　 　 6. 2. 2　 管路能量损失  (139)
　 6. 3　 圆管内层流流动和沿程阻力损失  (140)
　 　 6. 3. 1　 圆管内流体的平均速度 um 和流速 umax (140)
　 　 6. 3. 2　 体积流量 qV  (140)
　 　 6. 3. 3　 管壁上的切应力 τ0  (140)
　 　 6. 3. 4　 沿程阻力损失  (140)
　 6. 4　 圆管内湍流流动及沿程阻力损失  (141)
　 　 6. 4. 1　 速度分布  (141)
　 　 6. 4. 2　 平均速度  (142)
　 　 6. 4. 3　 壁面切应力  (142)
　 　 6. 4. 4　 阻力损失  (142)
　 6. 5　 局部阻力损失  (143)
　 　 6. 5. 1　 局部阻力损失的研究方法  (143)
　 　 6. 5. 2　 几种局部阻力系数的确定  (146)
　 　 6. 5. 3　 减小局部损失的措施  (150)
　 6. 6　 管路计算  (151)
　 　 6. 6. 1　 简单管路  (151)
　 　 6. 6. 2　 串联管路  (152)
　 　 6. 6. 3　 并联管路  (152)
　 题与解  (153)
第7 章　 流体绕物流动  (165)
　 7. 1　 边界层的基本概念  (165)
　 7. 2　 边界层厚度  (166)
　 7. 3　 边界层方程组及边界条件  (169)
　 　 7. 3. 1　 普朗特边界层方程  (169)
　 　 7. 3. 2　 冯·卡门边界动量积分方程  (173)
　 　 7. 3. 3　 平板层流边界层的精确解  (175)
　 7. 4　 边界层分离  (179)
　 7. 5　 绕流阻力  (182)
　 7. 6　 绕翼型流动  (185)
　 7. 7　 颗粒运动  (189)
　 7. 8　 绕圆柱流动  (191)
　 　 7. 8. 1　 绕圆柱的无环量流动  (191)
　 　 7. 8. 2　 绕圆柱的环量流动  (194)
　 7. 9　 卡门涡街  (196)
　 　 7. 9. 1　 绕圆柱体流体  (196)
　 　 7. 9. 2　 卡门涡街  (198)
　 　 7. 9. 3　 诱导振动  (199)
　 题与解  (200)
参考文献  (204)