流體力學(xué)

第1章　緒論
1.1　流體力學(xué)的研究對象及應(yīng)用領(lǐng)域
1.2　流體力學(xué)的研究方法
1.2.1　實(shí)驗(yàn)?zāi)M方法
1.2.2　理論分析方法
1.2.3　數(shù)值計(jì)算方法
1.3　流體的連續(xù)介質(zhì)模型
1.3.1　流體的概念
1.3.2　連續(xù)介質(zhì)模型
1.4　流體的密度和重度
1.5　流體的壓縮性和熱膨脹性
1.5.1　氣體狀態(tài)方程
1.5.2　壓縮性和熱膨脹性
1.5.3　可壓縮流體和不可壓縮流體
1.6　流體的黏性
1.6.1　黏性的表現(xiàn)
1.6.2　黏性的度量
1.6.3　溫度對黏性的影響
1.6.4　黏性流體和理想流體
1.7　作用在流體上的力
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
第2章　流體靜力學(xué)
2.1　流體靜力學(xué)方程
2.2　流體平衡的一些要求
2.3　平衡流體的等壓面
2.4　重力場中不可壓縮流體的靜壓分布
2.5　測壓計(jì)
2.5.1　液柱式壓力計(jì)原理
2.5.2　幾種常用的液柱式壓力計(jì)
2.6　靜止流體對平板的作用力
2.6.1　總壓力的大小
2.6.2　總壓力的作用點(diǎn)
2.7　靜止流體對曲面的作用力
2.8　流體的浮力
2.8.1　阿基米德原理
2.8.2　物體在液體中的平衡與穩(wěn)定性
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
第3章　流體運(yùn)動(dòng)學(xué)
3.1　描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法
3.1.1　拉格朗日法(質(zhì)點(diǎn)法)
3.1.2　歐拉法(空間點(diǎn)法)
3.1.3　歐拉法中的質(zhì)點(diǎn)加速度公式
3.1.4　質(zhì)點(diǎn)導(dǎo)數(shù)
3.2　流場的幾何特征描述
3.2.1　定常流場和非定常流場
3.2.2　均勻流動(dòng)和非均勻流動(dòng)
3.2.3　一維流動(dòng)、二維流動(dòng)和三維流動(dòng)
3.2.4　流線、駐點(diǎn)、極限流線
3.2.5　流體質(zhì)點(diǎn)的跡線
3.2.6　流束、流面和流管
3.2.7　總流、過流截面與流量
3.2.8　條紋線
3.3　流體的連續(xù)性方程
3.3.1　微分形式的連續(xù)性方程
3.3.2　微分連續(xù)性方程在其他坐標(biāo)系中的形式
3.3.3　積分形式的連續(xù)性方程
3.4　流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)分析
3.4.1　流體運(yùn)動(dòng)的分解
3.4.2　無旋流動(dòng)與有旋流動(dòng)
3.5　速度勢函數(shù)與流函數(shù)的概念
3.5.1　速度勢函數(shù)
3.5.2　流函數(shù)
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
第4章　理想流體動(dòng)力學(xué)
4.1　歐拉運(yùn)動(dòng)微分方程
4.2　拉格朗日積分方程
4.3　伯努利積分方程
4.3.1　伯努利積分的建立
4.3.2　伯努利方程的意義
4.3.3　伯努利方程的應(yīng)用
4.4　動(dòng)量定理及動(dòng)量矩定理
4.4.1　動(dòng)量定理
4.4.2　動(dòng)量矩定理
4.4.3　動(dòng)量及動(dòng)量矩方程的應(yīng)用
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
第5章　旋渦理論
5.1　旋渦運(yùn)動(dòng)的基本概念
5.1.1　渦線、渦管、渦量、渦通量
5.1.2　速度環(huán)量
5.1.3　斯托克斯定理
5.2　湯姆遜定理
5.3　拉格朗日定理
5.4　亥姆霍茲定理
5.5　旋渦的誘導(dǎo)速度
5.5.1　點(diǎn)渦
5.5.2　誘導(dǎo)速度公式
5.5.3　畢奧.沙伐爾定理
5.6　蘭金組合渦
5.6.1　速度分布
5.6.2　壓力分布
5.6.3　有自由面的情形
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
第6章　勢流理論
6.1　勢流理論概述
6.2　二維流動(dòng)和流函數(shù)
6.3　幾種簡單平面勢流的基本解
6.3.1　直勻流
6.3.2　點(diǎn)源(匯)
6.3.3　點(diǎn)渦
6.3.4　偶極子
6.3.5　疊加的例子
6.4　繞圓柱體的無環(huán)量流動(dòng)達(dá)朗貝爾謬?yán)?br />6.4.1　繞圓柱體無環(huán)量流動(dòng)的勢函數(shù)和流函數(shù)
6.4.2　柱表面的壓力分布
6.5　繞圓柱體的有環(huán)量流動(dòng)馬格努斯效應(yīng)
6.5.1　繞圓柱體有環(huán)量流動(dòng)的速度場
6.5.2　繞圓柱體有環(huán)量流動(dòng)的壓力分布
6.6　附加質(zhì)量與附加慣性力
6.7　復(fù)變函數(shù)的簡要復(fù)習(xí)
6.7.1　復(fù)數(shù)
6.7.2　復(fù)變函數(shù)
6.8　復(fù)勢和復(fù)速度
6.9　布拉修斯公式
6.10　庫塔.儒柯夫斯基定理
6.10.1　庫塔.儒柯夫斯基定理
6.10.2　決定環(huán)量的后緣條件
6.11　保角變換方法及其應(yīng)用
6.11.1　保角變換的概念和性質(zhì)
6.11.2　幾種簡單的保角變換
6.11.3　儒柯夫斯基變換
6.11.4　平板無環(huán)量繞流
6.11.5　平板有環(huán)量繞流
6.12　映像法及其應(yīng)用
6.12.1　直壁的干擾
6.12.2　圓形壁的干擾
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
第7章　波浪理論
7.1　小振幅波的基本方程與邊界條件
7.1.1　基本方程
7.1.2　邊界條件
7.1.3　小振幅波理論假設(shè)和邊界條件的線性化
7.2　小振幅波及其運(yùn)動(dòng)參數(shù)
7.2.1　小振幅波的速度勢
7.2.2　小振幅波的運(yùn)動(dòng)參數(shù)
7.3　流體質(zhì)點(diǎn)的軌道運(yùn)動(dòng)
7.3.1　水波按水深的分類
7.3.2　流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度
7.3.3　中等深水波中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌道
7.3.4　淺水波中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌道
7.3.5　深水波中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡
7.4　行波中的壓力分布
7.5　波能及其傳遞
7.5.1　波能
7.5.2　波能的傳遞
7.6　淺水波
7.6.1　波峰守恒原理
7.6.2　淺水波的波數(shù)k、波長L和波速c
7.6.3　淺水系數(shù)H/H
7.7　波群和群速度
7.8　二維船波
7.8.1　興波阻力
7.8.2　兩個(gè)擾源引起的興波阻力
7.9　三維船波――開爾文船波
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
第8章　黏性流體力學(xué)基礎(chǔ)
8.1　黏性流體的運(yùn)動(dòng)方程式――納維.斯托克斯方程
8.2　納維.斯托克斯方程準(zhǔn)確解舉例
8.2.1　二維平板間黏性流體的無剪切壓差流動(dòng)
8.2.2　無限大平板間壓差剪切定常黏性流動(dòng)
8.2.3　無限長直圓管中的定常黏性流動(dòng)
8.3　流體的流態(tài)及其判別
8.4　湍流流動(dòng)及其特征
8.4.1　湍流的形成機(jī)理
8.4.2　湍流的特征
8.5　湍流模式理論
8.5.1　平均值、脈動(dòng)值和湍流度
8.5.2　湍流的半經(jīng)驗(yàn)理論
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
第9章　相似理論
9.1　流動(dòng)相似的概念
9.2　特征量和無量綱量
9.3　流動(dòng)相似的充要條件
9.4　相似參數(shù)的物理意義
9.5　相似理論及其應(yīng)用
9.5.1　相似性定理
9.5.2　相似理論應(yīng)用
9.6　量綱分析
9.6.1　指數(shù)法
9.6.2　Π定理
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
第10章　黏性流體的一元流動(dòng)
10.1　管道流動(dòng)計(jì)算的基本方程式
10.1.1　黏性不可壓流體的能量方程式
10.1.2　平均能量損失hw的計(jì)算
10.2　等徑直圓管中的層流運(yùn)動(dòng)
10.3　等徑直圓管中的湍流運(yùn)動(dòng)
10.4　管道中的沿程阻力和局部阻力系數(shù)
10.4.1　沿程阻力系數(shù)
10.4.2　局部阻力系數(shù)
10.5　孔口出流
10.5.1　孔口出流的分類
10.5.2　薄壁小孔口恒定自由出流
10.5.3　薄壁小孔口淹沒出流
10.5.4　薄壁大孔口自由出流
10.5.5　薄壁孔口非恒定自由出流
10.6　管嘴出流
10.6.1　圓柱形外管嘴恒定出流
10.6.2　其他形式的管嘴
10.7　管道計(jì)算
10.7.1　管道系統(tǒng)的分類
10.7.2　簡單管道計(jì)算
10.7.3　串聯(lián)管道計(jì)算
10.7.4　并聯(lián)管道計(jì)算
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
第11章　邊界層理論
11.1　邊界層的概念
11.2　邊界層的基本微分方程――普朗特方程
11.3　平板層流邊界層的精確解
11.3.1　布拉修斯解
11.3.2　邊界層的速度分布和邊界層的厚度
11.3.3　邊界層排擠厚度δ*和動(dòng)量損失厚度θ
11.3.4　壁面摩擦系數(shù)Cf和摩擦阻力系數(shù)Cd
11.4　平板層流邊界層的近似解
11.4.1　邊界層的動(dòng)量積分方程
11.4.2　平板層流邊界層的近似解
11.5　平板湍流邊界層計(jì)算
11.6　平板混合邊界層計(jì)算
11.6.1　分段組合計(jì)算法
11.6.2　當(dāng)量湍流邊界層長度法
11.7　船體摩擦阻力的估算
11.8　曲面的邊界層的分離
11.8.1　沿曲面的壓力變化及其對邊界層內(nèi)流動(dòng)的影響
11.8.2　邊界層內(nèi)速度剖面形狀分析
11.8.3　邊界層的分離
11.9　物體的形狀阻力
11.9.1　鈍體的壓差阻力
11.9.2　無邊界層分離的流線體的壓差阻力
11.10　減小黏性阻力的措施
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
第12章　機(jī)翼理論
12.1　機(jī)翼的幾何特征
12.1.1　機(jī)翼的翼型
12.1.2　機(jī)翼的平面圖形
12.2　機(jī)翼升力產(chǎn)生的機(jī)理
12.3　求解翼型繞流的奇點(diǎn)法
12.3.1　翼剖面奇點(diǎn)法的理論思想
12.3.2　對稱翼型繞流的數(shù)值解
12.3.3　薄翼理論
12.4　面元法
12.4.1　無升力體的面元法
12.4.2　升力體的面元法
12.5　機(jī)翼的流體動(dòng)力特性
12.5.1　升力系數(shù)
12.5.2　阻力系數(shù)
12.5.3俯仰力矩系數(shù)
12.6　有限翼展機(jī)翼
12.6.1　有限翼展機(jī)翼的流體運(yùn)動(dòng)特征
12.6.2　下洗力和誘導(dǎo)阻力
12.6.3　有限翼展機(jī)翼的升力線理論
12.6.4　展弦比換算式
12.7　小展弦比機(jī)翼
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
附錄
附錄A　矢量運(yùn)算公式
附錄B　場論公式
附錄C　流體力學(xué)常用矢量公式
參考文獻(xiàn)