工程流体力学

第1章 绪论
1．1 流体力学的研究内容和研究方法
1．1．1 流体力学的研究内容
1．1．2 流体力学的研究方法
1．2 流体力学的起源与发展
1．3 流体力学在工程中的地位
1．4 流体的概念
1．5 流体的连续介质模型假设
1．6 流体的物理性质
1．6．1 流体的密度、重度和相对密度
1．6．2 流体的压缩性和膨胀性
1．6．3 流体的黏性
1．6．4 表面张力
1．7 作用在流体上的力——表面力和质量力
1．7．1 表面力
1．7．2 质量力（体积力）
习题

第2章 流体静力学
2．1 流体静压强特征及表示方法
2．1．1 流体静压强的特征
2．1．2 压强的表示方法
2．2 流体平衡微分方程
2．2．1 流体平衡微分方程的建立
2．2．2 压强差公式
2．2．3 势函数
2．2．4 等压面
2．3 重力作用下的流体平衡
2．3．1 静力学基本方程
2．3．2 静力学基本方程的物理意义和几何意义
2．4 相对平衡状态下流体内部压强分布
2．4．1 水平等加速直线运动在液体的相对平衡
2．4．2 等角速旋转容器中液体的相对平衡
2．5 静止流体与固体壁面的相互作用
2．5．1 静止流体作用在平面上的总压力
2．5．2 静止流体作用在曲面上的总压力
2．5．3 压力体及其组成
习题

第3章 流体力学基本方程
3．1 描述流体运动的方法
3．1．1 拉格朗日法
3．1．2 欧拉法
3．2 流体流动的分类
3．2．1 定常流动和非定常流动
3．2．2 一维、二维和三维流动
3．3 流体流动的基本概念
3．3．1 迹线和流线
3．3．2 流管和流束
3．3．3 缓变流和急变流
3．3．4 水力半径
3．3．5 流量和平均流速
3．4 连续方程
3．4．1 一维流动连续方程
3．4．2 空间运动微分形式的连续方程
3．5 理想流体运动微分方程
3．6 伯努利方程及其应用
3．6．1 理想流体的伯努利方程
3．6．2 黏性流体总流的伯努利方程
3．6．3 伯努利方程在工程中的应用
3．6．4 垂直于流线方向的压强和速度变化
3．7 定常流动的动量方程和动量矩方程
习题

第4章 理想流体有旋和无旋运动
4．1 流体微团运动分析
4．1．1 流体微团的速度分解式
4．1．2 速度分解的物理意义
4．1．3 有旋运动和无旋运动
4．2 速度势和流函数
4．2．1 速度势函数
4．2．2 流函数
4．2．3 流网
4．3 微分形式的连续方程
4．4 理想流体运动方程
4．4．1 理想流体运动方程推导
4．4．2 定解条件
4．4．3 正压流体
4．5 理想流体运动方程的积分
4．5．1 欧拉积分
4．5．2 伯努利积分
4．6 漩涡理论基础
4．6．1 基本概念
4．6．2 速度环量、斯托克斯定理
4．6．3 汤姆孙定理、亥姆霍兹三定理
4．6．4 二元漩涡的速度和压强分布
4．7 简单的平面势流及叠加
4．7．1 几种简单的平面势流
4．7．2 平面势流的叠加
4．8 流体对圆柱体的绕流
4．8．1 匀速绕流圆柱体的平面流动
4．8．2 匀速绕流圆柱体有环流的平面流动
4．9 流体通过叶栅的流动
习题

第5章 黏性流体动力学
5．1 黏性流体的剪切运动与流态
5．2 黏性流体运动微分方程
5．2．1 作用在流体上的应力分析
5．2．2 应力形式的运动微分方程
5．2．3 广义牛顿内摩擦定律
5．2．4 黏性流体运动微分方程——NavierStokes方程
5．2．5 能量方程
5．3 不可压缩流体的层流流动
5．3．1 平行平板间流体层流流动
5．3．2 流体动力润滑
5．3．3 环形管道中流体的层流流动
5．3．4 流体绕过圆球小雷诺数的层流流动
5．4 射流与尾迹
5．4．1 射流
5．4．2 尾迹
5．5 流动阻力与流动损失
5．5．1 流动阻力
5．5．2 流动损失
习题

第6章 边界层理论
6．1 边界层理论概述
6．1．1 边界层理论的形成与发展
6．1．2 边界层理论存在的问题
6．1．3 边界层理论的发展
6．2 边界层理论的引入
6．3 边界层基础理论
6．3．1 边界层理论的概念
6．3．2 边界层的主要特征
6．3．3 边界层分离
6．3．4 层流边界层和紊流边界层
6．3．5 边界层厚度
6．4 边界层理论的应用
6．4．1 边界层理论在低比转速离心泵叶片设计中的应用
6．4．2 边界层理论在高超声速飞行器气动热工程算法中的应用
6．4．3 基于边界层理论的叶轮的仿真
6．5 湍流边界层中的传热
6．5．1 湍流边界层能量方程的求解
6．5．2 热边界层的壁面定律——湍流能量方程的解
6．5．3 恒定自由流、定壁温条件下的湍流传热解
6．5．4 散逸湍流边界层
6．5．5 表面粗糙度的影响
习题

第7章 气体的一元流动
7．1 气体的特性
7．1．1 气体体积的变化
7．1．2 气体的黏度变化
7．1．3 双气体静力学欧拉平衡方程
7．2 气体的基本方程
7．2．1 气体的Bernoulli方程的基础理论
7．2．2 气体的Bernoulli方程的描述和应用
7．3 声速和马赫数
7．3．1 声速
7．3．2 马赫数
7．3．3 气体流速与密度的关系
7．3．4 气体流速与流道断面积的关系
7．4 气体在管道中的等温流动
7．4．1 基本方程
7．4．2 流动特征分析
7．5 气体在绝热管道中的流动
7．5．1 基本方程
7．5．2 流动特征分析
7．6 气体的两种状态
7．6．1 滞止参数
7．6．2 临界状态参数
7．7 喷管的计算和分析
7．7．1 收缩喷管
7．7．2 拉瓦尔喷管
7．8 气体射流
7．8．1 自由射流的基本规律
7．8．2 两种自由射流相遇
7．8．3 同心射流的混合
7．8．4 限制射流特点
7．9 喷射器
7．9．1 喷射器的基本原理
7．9．2 喷射器的效率及合理尺寸
7．9．3 关于喷射式烧嘴的力学计算
7．9．4 关于喷射式烧嘴的喷射比及自动化比例
习题

第8章 流动阻力和能量损失
8．1 沿程损失和局部损失
8．1．1 流动阻力和能量损失的分类
8．1．2 能量损失的计算公式
8．2 层流、紊流与雷诺数
8．2．1 雷诺实验
8．2．2 两种流态的判别标准
8．2．3 流态分析
8．2．4 黏性底层
8．3 管道中层流的速度分布
8．3．1 均匀流基本方程
8．3．2 圆管层流的速度分布、沿程损失
8．4 圆管内湍流的运动特征
8．4．1 紊流运动的特征
8．4．2 紊流切应力、普朗特混合长度理论
8．4．3 圆管紊流流速分布
8．5 沿程阻力及其影响因素
8．5．1 沿程阻力系数及其影响因素的分析
8．5．2 尼古拉兹实验
8．5．3 沿程阻力系数氲募扑愎?
8．6 局部阻力及其影响因素
8．6．1 局部水头损失发生的原因
8．6．2 弯管的局部损失
8．6．3 三通的局部损失
8．6．4 圆管突然扩大的局部水头损失
8．6．5 各种管路配件的局部阻力系数
习题

第9章 量纲分析与相似原理
9．1 量纲与物理方程的量纲齐次性
9．1．1 物理量的类别和量纲
9．1．2 量纲齐次性原理
9．2 量纲分析与鸲ɡí
9．2．1 鸲ɡí
9．2．2 量纲分析法
9．3 流动相似与相似准则
9．3．1 流动相似
9．3．2 相似准则
9．4 相似准则数的确定
9．5 常用的相似准则数
9．6 模型实验与相似原理
9．6．1 模型实验
9．6．2 相似原理
9．6．3 关于相似原理的讨论
习题

第10章 一些流动现象的分析
10．1 物体在外太空的形状——流体的特性
10．2 覆杯实验的原理——与液体的不易压缩性有关
10．3 气塞现象——气体的易压缩性
10．4 气球放气时的推力——动量定理与力
10．5 水火箭的推力——推力与介质无关
10．6 涡轮喷气发动机的推力——作用在什么部件上
10．7 总压的意义和测量——总压不是流体的性质
10．8 压力随流速变化的理解——基于力或能量
10．9 冲力与滞止压力——动量方程与伯努利方程的关系
10．10 射流的压力——压力主导流动
10．11 水龙头对流速的控制——管内总压决定射流速度
10．12 捏扁胶管出口增加流速——总压决定射流速度
10．13 吸气与吹气——压力主导流动
10．14 建筑与风——复杂的三维非定常流动
10．15 科恩达效应——黏性作用必不可少
10．16 雨滴的形状——由表面张力和大气压力决定
10．17 赛车中的真空效应——主要与来流速度相关
10．18 质量越大射程越远——尺度效应
10．19 河流倾向于走弯路——压力主导的通道涡
10．20 旋转茶水中的茶叶向中心汇聚——通道涡
10．21 河底的铁牛逆流而上——压力主导的马蹄涡

附录
附录1 水的黏性系数
附录2 空气的黏性系数
参考文献