工程流體力學(xué)

目錄
前言
第1章緒論1
1.1流體與流體力學(xué)概念1
1.2流體力學(xué)發(fā)展簡史2
1.3知識(shí)體系與應(yīng)用領(lǐng)域3
1.4流體力學(xué)研究方法4
1.5學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題5
思考與練習(xí)6
第2章流體的基本性質(zhì)7
2.1流體的密度與可壓縮性7
2.2流體的分散性與連續(xù)介質(zhì)假設(shè)9
2.3流體的黏性與理想流體模型10
2.4*表面張力與毛細(xì)現(xiàn)象16
2.5流體的受力18
思考與練習(xí)19
第3章流體靜力學(xué)20
3.1問題的提出20
3.2靜止流體的應(yīng)力特征20
3.3靜止流體的力平衡微分方程21
3.4靜止液體的壓強(qiáng)23
3.4.1靜壓的物理概念23
3.4.2等壓面23
3.4.3靜止液體內(nèi)的壓強(qiáng)分布24
3.5靜止大氣的壓強(qiáng)分布25
3.6壓強(qiáng)的測量26
3.6.1壓強(qiáng)的單位26
3.6.2絕對(duì)壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)、真空度27
3.6.3壓強(qiáng)測量方法28
3.7靜止液體作用在壁面上的總壓力32
3.7.1靜止液體作用在平面壁上的
壓力32
3.7.2靜止液體作用在曲面壁上的
壓力34
3.8*非慣性系中流體的相對(duì)平衡36
3.8.1流體作勻加速直線運(yùn)動(dòng)36
3.8.2流體繞豎直軸作勻角速度旋轉(zhuǎn)
運(yùn)動(dòng)37
3.9*浮力及浮體的平衡39
思考與練習(xí)40
第4章理想流體運(yùn)動(dòng)基本方程43
4.1問題的提出43
4.2描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法43
4.2.1拉格朗日法44
4.2.2歐拉法44
4.2.3隨體導(dǎo)數(shù)45
4.2.4流動(dòng)分類46
4.3流體運(yùn)動(dòng)的基本概念47
4.3.1跡線與流線47
4.3.2流管與流束48
4.3.3過流斷面與流量49
4.3.4系統(tǒng)與控制體50
4.4連續(xù)性方程50
4.4.1微分形式的連續(xù)性方程50
4.4.2連續(xù)性方程的簡化形式51
4.5理想流體運(yùn)動(dòng)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流線法線方向的壓強(qiáng)變化55
4.6.3總流伯努利方程56
4.7伯努利方程的擴(kuò)展應(yīng)用57
4.7.1分流或匯流57
4.7.2有能量輸入或輸出的情形58
4.7.3非定常流58
4.7.4畢托管測量流速59
4.7.5文丘里流量計(jì)60
4.8動(dòng)量方程與動(dòng)量矩方程61
4.8.1動(dòng)量方程61
4.8.2動(dòng)量矩方程62
4.8.3動(dòng)量方程與動(dòng)量矩方程的應(yīng)用
舉例63
4.9*葉輪機(jī)械基本方程67
4.9.1渦輪機(jī)械內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的伯努利
方程67
4.9.2渦輪機(jī)內(nèi)流體的動(dòng)量方程與動(dòng)
量矩方程68
思考與練習(xí)69
第5章不可壓縮黏性流體一元流動(dòng)72
5.1問題的提出72
5.2黏性流體管內(nèi)流動(dòng)的伯努利方程及
能量損失72
5.2.1黏性流體總流的伯努利方程72
5.2.2沿程阻力損失73
5.2.3局部阻力損失74
5.2.4流體輸送系統(tǒng)的能量方程74
5.3兩種流動(dòng)形態(tài)75
5.4圓管中層流流動(dòng)分析77
5.5管內(nèi)湍流的分區(qū)特征與速度分布79
5.5.1分區(qū)特征79
5.5.2湍流的速度分布80
5.6管內(nèi)湍流的沿程阻力系數(shù)82
5.6.1經(jīng)驗(yàn)公式82
5.6.2尼古拉茲試驗(yàn)83
5.6.3莫迪圖84
5.7非圓形管道沿程損失的計(jì)算85
5.8局部阻力系數(shù)86
5.9*工程實(shí)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煙囪90
5.9.4管路計(jì)算91
5.9.5管流中的水擊96
思考與練習(xí)97
第6章可壓縮氣體一元流動(dòng)100
6.1問題的提出100
6.2壓縮性氣流的能量方程100
6.3壓縮性氣流的連續(xù)性方程102
6.4壓縮性氣流中各參數(shù)的變化規(guī)律103
6.4.1滯止參數(shù)103
6.4.2臨界參數(shù)105
6.5壓縮性氣體經(jīng)噴管的流動(dòng)106
6.5.1收縮型噴管(或孔口出流)106
6.5.2經(jīng)拉伐爾噴管的流動(dòng)107
6.6壓縮性氣體的等溫管流109
6.6.1基本公式109
6.6.2壓降公式110
6.6.3流量公式111
6.7*氣體激波112
6.7.1小擾動(dòng)波的傳播及聲速112
6.7.2膨脹波114
6.7.3激波114
6.7.4激波前后的參數(shù)關(guān)系116
6.7.5拉伐爾噴管的非設(shè)計(jì)工況流動(dòng)
分析117
思考與練習(xí)119
工程流體力學(xué)目錄第7章理想流體平面運(yùn)動(dòng)121
7.1問題的提出121
7.2理想流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)分析121
7.2.1理想流體運(yùn)動(dòng)分解122
7.2.2有旋流動(dòng)與無旋流動(dòng)123
7.3速度環(huán)量與渦量123
7.3.1速度環(huán)量123
7.3.2旋渦強(qiáng)度124
7.3.3斯托克斯定理124
7.4速度勢與流函數(shù)125
7.4.1速度勢函數(shù)125
7.4.2流函數(shù)127
7.4.3勢函數(shù)與流函數(shù)的關(guān)系128
7.5復(fù)位勢及其性質(zhì)129
7.5.1復(fù)位勢的概念129
7.5.2復(fù)位勢的性質(zhì)129
7.6基本的平面勢流130
7.6.1均勻直線流130
7.6.2點(diǎn)源和點(diǎn)匯130
7.6.3點(diǎn)渦132
7.7有勢流動(dòng)的疊加134
7.7.1螺旋流134
7.7.2偶極子流135
7.7.3*均勻等速流繞圓柱體無環(huán)量
流動(dòng)138
7.7.4*均勻等速流繞圓柱體有環(huán)量
流動(dòng)139
7.8理想流體的旋渦運(yùn)動(dòng)141
7.8.1渦線、渦管、渦束和渦通量141
7.8.2湯姆遜定理142
7.8.3亥姆霍茲定理143
7.8.4渦絲的誘導(dǎo)速度144
思考與練習(xí)145
第8章黏性流體運(yùn)動(dòng)方程及其基
本解147
8.1問題的提出147
8.2雷諾輸運(yùn)定理與連續(xù)性方程148
8.3變形率張量與亥姆霍茲定理151
8.4黏性流體的受力分析155
8.5動(dòng)量方程156
8.6本構(gòu)方程157
8.7納維?斯托克斯方程159
8.8運(yùn)動(dòng)方程組的封閉性與定解條件160
8.8.1基本方程組的封閉性討論160
8.8.2定解條件161
8.8.3求解方法162
8.9二維平面層流解162
8.10二維軸對(duì)稱層流解166
8.11*低雷諾數(shù)流動(dòng)解168
思考與練習(xí)172
第9章邊界層流動(dòng)174
9.1問題的提出174
9.2邊界層流動(dòng)的基本特征175
9.3邊界層運(yùn)動(dòng)方程178
9.4邊界層方程的相似性解180
9.5平板邊界層的布拉修斯精確解183
9.6邊界層積分方程解法186
9.6.1邊界層動(dòng)量積分方程186
9.6.2邊界層能量積分方程187
9.6.3平板邊界層的積分近似解法188
9.6.4*繞流問題的積分近似解法191
思考與練習(xí)193
第10章湍流與湍流理論195
10.1問題的提出195
10.2湍流的形成及特征196
10.2.1黏性運(yùn)動(dòng)的有旋性與湍流
特征196
10.2.2層流的穩(wěn)定性197
10.2.3猝發(fā)現(xiàn)象與渦的遷移198
10.2.4*湍流的擬序結(jié)構(gòu)199
10.3湍流描述方法200
10.4湍流運(yùn)動(dòng)基本方程201
10.4.1連續(xù)性方程201
10.4.2動(dòng)量方程(雷諾方程)202
10.4.3平均動(dòng)能方程203
10.4.4渦量方程204
10.5湍流模式理論205
10.5.1湍流運(yùn)動(dòng)基本方程的封閉性
討論205
10.5.2湍流模式理論分類及特點(diǎn)205
10.5.3渦黏度與布辛涅斯克假設(shè)206
10.5.40方程模式206
10.5.5單方程模式207
10.5.6雙方程模式208
10.5.7*雷諾應(yīng)力與代數(shù)應(yīng)力模型
簡介209
思考與練習(xí)211
第11章工程湍流的半經(jīng)驗(yàn)解法213
11.1問題的提出213
11.2混合長度與流速分布律214
11.3圓管內(nèi)湍流216
11.3.1時(shí)均運(yùn)動(dòng)方程216
11.3.2流速分布律218
11.3.3光滑管流動(dòng)阻力218
11.3.4粗糙管流動(dòng)阻力219
11.4平壁湍流速度邊界層220
11.4.1基本方程220
11.4.2分區(qū)特征221
11.4.3壁面律222
11.4.4速度邊界層222
11.4.5層流—湍流組合邊界層224
11.5*射流與尾流225
11.5.1基本特征225
11.5.2流速衰減規(guī)律226
11.5.3相似解法227
思考與練習(xí)230
第12章量綱分析與相似原理232
12.1問題的提出232
12.2單位與量綱233
12.3量綱分析法234
12.3.1瑞利法234
12.3.2