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)