工程流体力学

目录前言第1章 绪论 11.1 流体的属性 21.2 量纲、量纲齐次性和单位 31.3 流体属性分析 91.4 流体质量和重量 91.4.1 密度 91.4.2 重度 101.4.3 相对密度 101.5 理想气体定律 111.6 黏度 121.7 流体的可压缩性 201.7.1 流体的体积模量 201.7.2 气体的压缩和膨胀 201.7.3 声速 231.8 蒸气压强 241.9 表面张力 261.10 本章总结 30习题 31第2章 流体静力学 412.1 静止流体中的压强及其性质 412.2 流体静力学基本方程 422.3 压强变化 442.3.1 不可压缩流体 452.3.2 可压缩流体 492.4 标准大气压 512.5 压强的测量 522.6 液体测压计 552.6.1 U形管测压计 552.6.2 倾斜管测压计 592.7 机械和电子测压计 612.8 平壁压力分析 632.9 *壁压力分析 652.10 浮力、浮选和稳定性 682.10.1 阿基米德原理 682.10.2 稳定性 712.11 液体的相对平衡 722.11.1 线性运动 732.11.2 刚体旋转 752.12 本章总结 78习题 79第3章 伯努利方程 883.1 牛顿第二定律 883.2 沿流线切线方向的伯努利方程 913.3 沿流线法线方向的伯努利方程 963.4 沿总流的伯努利方程 993.5 静压、滞止压、动压和总压 1033.6 伯努利方程的应用举例 1093.6.1 自由射流 1093.6.2 有限空间内流动 1133.6.3 流速测量 1223.7 伯努利方程的水力学意义 1283.8 伯努利方程应用的限制条件 1313.8.1 可压缩性的影响 1313.8.2 非定常伯努利方程 1343.8.3 旋转效应 1363.8.4 其他限制 1383.9 本章总结 138习题 140第4章 流体运动学 1634.1 速度场 1634.1.1 欧拉和拉格朗日描述 1644.1.2 一维、二维和三维流动 1664.1.3 定常和非定常流动 1674.1.4 流线、脉线和迹线 1674.2 加速度场 1724.2.1 质点导数 1724.2.2 非定常效应 1754.2.3 对流效应 1764.2.4 流线坐标 1804.3 控制体和系统 1824.4 雷诺输运定理 1834.4.1 雷诺输运定理的推导 1854.4.2 物理解释 1904.4.3 与质点导数的关系 1914.4.4 定常效应 1914.4.5 非定常效应 1924.4.6 移动的控制体 1934.4.7 控制体的选择 1954.5 本章总结 196习题 197第5章 流体流动的积分分析法 2085.1 系统、控制体和输运公式 2085.2 连续性方程 2085.2.1 连续性方程的推导 2085.2.2 固定不变形控制体 2105.2.3 运动不变形控制体 2155.2.4 变形控制体 2185.3 动量和动量矩方程 2195.3.1 动量方程的推导 2195.3.2 动量方程的应用 2215.3.3 动量矩方程的推导 2245.3.4 动量矩方程的应用 2255.4 能量方程 2335.4.1 能量方程的推导 2335.4.2 能量方程的应用 2365.4.3 能量方程与伯努利方程的比较 2415.4.4 能量方程在非均匀流动中的应用 2485.4.5 能量方程与动量方程的结合 2515.5 本章总结 252习题 253第6章 流体流动的微分分析法 2676.1 流体微元的运动分析 2676.1.1 速度场和加速度场 2676.1.2 线应变 2686.1.3 角变形 2706.1.4 流体的旋转 2726.1.5 亥姆霍兹速度分解定理 2756.2 微分形式的连续性方程 2766.2.1 连续性方程的推导 2766.2.2 圆柱坐标系下的连续性方程 2796.2.3 流函数 2796.3 微分形式的动量方程 2846.3.1 微元体受力分析 2856.3.2 动量方程 2886.4 无黏性流动 2896.4.1 欧拉运动方程 2896.4.2 伯努利方程 2906.4.3 无旋流动的伯努利方程 2916.4.4 速度势 2946.4.5 平面势流与基本解 2976.4.6 平面势流复势解法 3096.5 黏性流动 3176.5.1 应力与变形率 3186.5.2 纳维-斯托克斯方程 3196.5.3 圆柱坐标系下的纳维-斯托克斯方程 3206.6 微分形式的能量方程 3206.7 本章总结 322习题 325第7章 量纲分析 3367.1 量纲分析与Π定理 3367.1.1 量纲分析 3367.1.2 白金汉Π定理 3387.1.3 Π数的确定 3397.1.4 量纲分析的补充说明 3457.2 流体力学中常见的无量纲数 3497.3 相似原理与模型实验 3537.4 典型的模型实验应用 3587.4.1 封闭空间内的流动 3607.4.2 浸没体周围的流动 3637.4.3 自由表面的流动 3677.5 控制方程分析法 3717.6 本章总结 374习题 375第8章 黏性流体内流 3958.1 管道内流动特性 3968.1.1 层流和湍流 3968.1.2 入口段流动和充分发展流动 3998.1.3 压强和切应力 4008.2 平行平板间层流 4018.2.1 固定平板间的定常流动 4018.2.2 一般库埃特流 4048.3 管内充分发展层流 4068.3.1 圆管内层流速度分布 4068.3.2 泊肃叶定律 4088.4 管内充分发展湍流 4118.4.1 层流向湍流的过渡 4118.4.2 湍流剪切应力 4138.4.3 湍流速度分布 4178.5 管道内流动损失 4218.5.1 沿程阻力损失 4218.5.2 局部阻力损失 4268.5.3 非圆形管道内流动损失 4378.6 管道系统 4408.6.1 单一管道 4418.6.2 多管道系统 4508.7 本章总结 456习题 457第9章 黏性流体外流 4749.1 外流基本特征 4759.1.1 升力和阻力 4759.1.2 绕流物体的特点 4799.2 边界层 4829.2.1 平板上的边界层特点及厚度 4849.2.2 普朗特-布拉休斯边界层精确解 4889.2.3 边界层的动量积分方程 4939.2.4 层流到湍流边界层的过渡 5009.2.5 湍流边界层流动 5029.2.6 压力梯度的影响 5079.2.7 非零压力梯度的边界层动量积分方程 5119.3 绕流物体的阻力 5129.3.1 摩擦阻力 5129.3.2 形状阻力 5149.3.3 阻力系数 5169.4 绕流物体的升力 5329.4.1 表面压力分布 5339.4.2 环量 5399.5 本章总结 543习题 545第10章 可压缩流体 56010.1 热力学基础知识 56010.1.1 理想气体 56010.1.2 内能与焓 56110.1.3 熵 56410.2 声速、马赫数与马赫锥 56610.2.1 声速 56610.2.2 马赫数与马赫锥 56910.3 一维定常可压缩流能量方程 57310.3.1 绝能流能量方程 57310.3.2 等熵流伯努利方程 57410.3.3 等熵流气动函数 57410.4 一维变截面定常等熵流 57610.4.1 截面变化对流动的影响 57610.4.2 喷管内等熵流 58010.4.3 等截面管道流动 59410.5 等截面摩擦管流 59410.5.1 范诺流 59410.5.2 瑞利流 60810.5.3 正激波 61410.6 二维超声速流动 62310.7 本章总结 625习题 630第11章 流体机械 63311.1 引言 63311.2 基础能量方程 63411.3 离心泵 63611.3.1 离心泵的性能参数 63611.3.2 基本理论 63911.3.3 泵性能特征 64511.3.4 汽蚀余量 64711.3.5 泵的选择 65111.4 相似定律 65611.4.1 比例定律 65811.4.2 比转速 66011.5 轴流泵 66111.6 风机 66311.7 水轮机 66411.7.1 水轮机的工作参数 66511.7.2 水轮机工作的基本方程 66611.7.3 反击式水轮机 66711.8 压缩机 66911.8.1 离心式压缩机 67011.8.2 轴流式压缩机 67111.9 本章总结 671习题 673主要参考文献 678附录A 计算流体力学简介 679附录B 常用流体的物理性质 688附录C 平板边界层数据 692附录D 理想气体可压缩性 694