過程流體力學(xué)

第1章緒論1
1.1過程流體力學(xué)的內(nèi)容和范圍1
1.1.1過程的基本概念1
1.1.2過程流體力學(xué)的范圍1
1.2流體的物理屬性2
1.2.1流動(dòng)性2
1.2.2密度2
1.2.3可壓縮性3
1.2.4熱膨脹性5
1.2.5黏性7
1.2.6表面張力特性10
1.3流體流動(dòng)的基本模型15
1.3.1連續(xù)介質(zhì)模型、自由分子流、滑移流15
1.3.2理想流體模型16
1.3.3牛頓流體與非牛頓流體16
1.4過程流體力學(xué)研究的基本方法19
1.4.1理論研究方法19
1.4.2實(shí)驗(yàn)研究方法20
1.4.3數(shù)值計(jì)算研究方法20
習(xí)題20
參考文獻(xiàn)22
第2章流體運(yùn)動(dòng)學(xué)23
2.1流體運(yùn)動(dòng)的描述23
2.1.1運(yùn)動(dòng)描述的拉格朗日法和歐拉法23
2.1.2跡線、流線和色線25
2.1.3加速度28
2.1.4流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)分析30
2.1.5渦量、有旋流動(dòng)與無旋流動(dòng)33
2.2流動(dòng)問題的分類35
2.2.1定常流動(dòng)和非定常流動(dòng)35
2.2.2一維流動(dòng)、二維流動(dòng)、三維流動(dòng)36
2.2.3內(nèi)流和外流36
2.2.4黏性流動(dòng)和無黏性流動(dòng)、理想流體流動(dòng)和實(shí)際流體流動(dòng)37
2.2.5層流和湍流37
習(xí)題37
參考文獻(xiàn)38
第3章理想流體力學(xué)39
3.1理想流體運(yùn)動(dòng)基本定律39
3.1.1基本概念39
3.1.2系統(tǒng)、控制體和雷諾輸運(yùn)方程42
3.1.3理想流體的連續(xù)性方程44
3.1.4理想流體的運(yùn)動(dòng)微分方程46
3.1.5理想流體的伯努利方程及其應(yīng)用48
3.1.6動(dòng)量方程和動(dòng)量矩方程51
3.2理想流體的渦旋運(yùn)動(dòng)56
3.2.1渦線、渦管、渦通量56
3.2.2速度環(huán)量和斯托克斯定理58
3.2.3開爾文環(huán)量守恒定理59
3.2.4含有渦量的理想流體運(yùn)動(dòng)微分方程60
3.3不可壓縮流體平面勢(shì)流63
3.3.1平面勢(shì)流基本理論63
3.3.2幾種基本的平面勢(shì)流66
3.3.3幾種由簡單平面勢(shì)流疊加形成的復(fù)合流68
3.3.4理想流體繞圓柱體的流動(dòng)71
習(xí)題75
參考文獻(xiàn)78
第4章黏性流體力學(xué)79
4.1引言79
4.2黏性流體中的應(yīng)力80
4.2.1黏性流體中的應(yīng)力80
4.2.2廣義牛頓摩擦定律80
4.3不可壓縮黏性流體運(yùn)動(dòng)的基本方程82
4.3.1連續(xù)性方程82
4.3.2動(dòng)量方程（以應(yīng)力表示的運(yùn)動(dòng)微分方程）83
4.3.3納維斯托克斯方程84
4.3.4納維斯托克斯方程邊界條件和初始條件85
4.3.5湍流流動(dòng)時(shí)的連續(xù)方程和運(yùn)動(dòng)方程86
4.4NS方程的典型解87
4.4.1平行流動(dòng)87
4.4.2運(yùn)動(dòng)平板引起的非定常流動(dòng)92
4.4.3重力作用下的平行流動(dòng)94
4.4.4低雷諾數(shù)流動(dòng)96
4.4.5雷諾潤滑理論101
4.5邊界層的基本概念及基本方程103
4.5.1邊界層的基本概念103
4.5.2邊界層厚度104
4.5.3二維平面邊界層微分方程式105
4.5.4邊界層的分離現(xiàn)象107
習(xí)題108
參考文獻(xiàn)112
第5章射流與撞擊流113
5.1射流113
5.1.1射流的類型113
5.1.2紊動(dòng)射流的分區(qū)結(jié)構(gòu)及一般特性113
5.1.3紊動(dòng)射流的分析方法簡介116
5.2撞擊流119
5.2.1撞擊流的基本原理及特性119
5.2.2撞擊流的分類120
5.2.3撞擊流研究進(jìn)展120
5.2.4撞擊流接觸器簡介121
5.2.5撞擊流的工業(yè)應(yīng)用122
習(xí)題123
參考文獻(xiàn)124
第6章多相流動(dòng)126
6.1概論126
6.1.1相的概念126
6.1.2多相流的概念126
6.2多相流流型及其判別方法127
6.2.1垂直上升管內(nèi)的氣液兩相流的流型127
6.2.2水平管內(nèi)的氣液兩相流流型128
6.2.3兩相流流型的判別128
6.3顆粒（固體顆粒、氣泡、液滴）受力及運(yùn)動(dòng)分析130
6.3.1顆粒受力分析130
6.3.2氣泡的形成和受力分析132
6.4氣液兩相流133
6.4.1氣液兩相流的特性參數(shù)133
6.4.2氣液兩相流動(dòng)的均相流模型135
6.4.3氣液兩相流動(dòng)的分相流模型137
6.4.4氣液兩相流動(dòng)中壓力降及截面含氣率的計(jì)算139
6.5段塞流145
6.5.1段塞流的分類145
6.5.2段塞流特性參數(shù)計(jì)算145
6.6氣固兩相流148
6.6.1氣固兩相流的基本概念和特性參數(shù)148
6.6.2固定床氣固兩相流的特性149
6.6.3流化床氣固兩相流的特性151
6.7液固兩相流153
6.7.1液固兩相流的分類153
6.7.2液固兩相流的基本參數(shù)154
6.7.3滯留效應(yīng)156
6.8液液兩相流156
6.8.1液液兩相流的基本參數(shù)157
6.8.2液液兩相流的檢測(cè)技術(shù)158
6.9氣液固三相流158
6.10氣液液三相流160
6.10.1流型160
6.10.2壓降160
6.11多相流新技術(shù)161
6.11.1試驗(yàn)技術(shù)161
6.11.2數(shù)值模擬技術(shù)162
6.12多相流的工業(yè)應(yīng)用162
6.12.1在動(dòng)力工業(yè)中的應(yīng)用162
6.12.2在石油工業(yè)中的應(yīng)用163
6.12.3在其他工業(yè)中的應(yīng)用163
習(xí)題164
參考文獻(xiàn)164
第7章流體通過多孔介質(zhì)的流動(dòng)166
7.1多孔介質(zhì)的定義和性質(zhì)166
7.1.1多孔介質(zhì)的定義166
7.1.2多孔介質(zhì)的性能167
7.2滲流基本定律——達(dá)西(Darcy)定律170
7.2.1達(dá)西定律170
7.2.2滲透率171
7.2.3達(dá)西定律的適用范圍172
7.3流體通過顆粒床（固定床）的流動(dòng)173
7.3.1流體通過固定床的壓降計(jì)算173
7.3.2過濾速率計(jì)算174
習(xí)題176
參考文獻(xiàn)176
第8章非牛頓流體的流變性與流動(dòng)178
8.1非牛頓流體的流變性178
8.1.1材料（物體）的流變性178
8.1.2非牛頓流體的奇異流變現(xiàn)象179
8.2非牛頓流體的本構(gòu)方程180
8.2.1假塑性流體的流變模型181
8.2.2黏塑性流體的流變模型184
8.2.3觸變流體的本構(gòu)模型（方程）185
8.2.4黏彈性流體本構(gòu)模型（方程）187
8.3非牛頓流體的層流流動(dòng)192
8.3.1層流流動(dòng)基本方程192
8.3.2假塑性（冪律）流體在圓管中的層流流動(dòng)194
8.3.3Bingham流體在圓管中的層流流動(dòng)196
8.4非牛頓流體的湍流流動(dòng)199
8.4.1流動(dòng)狀態(tài)及其判別準(zhǔn)則199
8.4.2壓力降201
8.4.3速度分布204
習(xí)題206
參考文獻(xiàn)208
第9章計(jì)算流體力學(xué)209
9.1引言209
9.1.1計(jì)算流體力學(xué)的概念209
9.1.2計(jì)算流體力學(xué)的作用210
9.1.3計(jì)算流體力學(xué)的應(yīng)用舉例210
9.1.4計(jì)算流體力學(xué)的基本內(nèi)容和步驟（CFD總體步驟）212
9.2適用于CFD的流體力學(xué)主要方程和模型214
9.2.1流體力學(xué)基本方程214
9.2.2流體流動(dòng)控制方程的統(tǒng)一形式214
9.2.3流體湍流的數(shù)值模擬方法215
9.2.4湍流模型216
9.3CFD常用的計(jì)算方法218
9.3.1有限差分法219
9.3.2有限體積法221
9.3.3有限元法224
9.3.4其他方法225
9.4常用的CFD商品軟件介紹227
9.4.1CFD軟件結(jié)構(gòu)227
9.4.2ANSYS Fluent229
9.4.3ANSYS CFX229
9.4.4PHOENICS229
9.4.5FIDAP230
9.4.6其他專用軟件230
習(xí)題231
參考文獻(xiàn)232