船舶与海洋工程流体力学

目录**部分 流体性质及其静力学第1章 流体的物理性质11.1 流体的性质11.1.1 流动性、黏性和压缩性11.1.2 流体物质分子间的作用21.1.3 流体与人类生活和发展41.2 流体的连续介质假设51.2.1 微观、介观和宏观流体模型51.2.2 流体质点与连续介质假设61.3 单位和量纲71.4 流体质点受到的力81.4.1 流体微元的体积力与表面力91.4.2 流体压强与切向应力101.5 流体热力学状态方程111.5.1 流体系统温度与内能121.5.2 热力学定律与熵增原理131.5.3 流体状态方程、压缩和热膨胀性151.6 流体动量、能量和质量输运定律181.6.1 动量输运—流体黏滞现象191.6.2 热量输运—流体热传导现象211.6.3 质量输运—流体扩散现象221.7 边界层、层流和湍流231.7.1 流动边界层231.7.2 层流与湍流现象241.8 液体表面张力251.8.1 表面张力的微观分析251.8.2 拉普拉斯公式261.8.3 润湿和毛细现象27第2章 流体静力学302.1 流体平衡时的压强与基本方程302.1.1 流体平衡时的压强302.1.2 流体平衡的基本方程322.2 均质流体的静力学压强342.2.1 重力作用下静止流体的平衡方程342.2.2 绝对压强、相对压强、真空度、水头352.2.3 测压计原理372.3 均质静止液体作用在物体表面上的压强合力392.3.1 静止液体作用在平面壁上的压强合力392.3.2 静止液体作用在*面壁上的压强合力412.3.3 浮力、浮心与浮体稳性422.4 非惯性系中的流体静力学及其应用432.4.1 均匀加速直线运动容器中流体的平衡方程432.4.2 均匀角速度旋转容器中流体的平衡方程442.5 大气海洋中的平衡压强变化452.5.1 大气的平衡与国际标准大气452.5.2 海水密度及平衡方程46第二部分 流体动力学基础第3章 控制体与积分形式流体动力学493.1 流体运动的拉格朗日描述法和欧拉描述法493.1.1 拉格朗日描述法493.1.2 欧拉描述法503.2 控制体513.2.1 小控制体523.2.2 大控制体523.2.3 定常流动和非定常流动533.2.4 一维、二维与三维流动模型533.3 流体运动与质量守恒543.3.1 一维定常流的流速变化543.3.2 流动通量563.3.3 积分形式流体连续方程583.4 流体受力与动量守恒603.4.1 流体受力分析603.4.2 一维定常流的受力分析613.4.3 二维定常流的受力分析623.4.4 积分形式流体动量方程643.5 流体黏性力与机械能损失663.5.1 流体黏性耗能效应673.5.2 积分形式的能量方程68第4章 流线与伯努利方程704.1 流线与流动形态可视化704.1.1 流线、迹线、烟线和时间线704.1.2 流动可视化技术754.1.3 流动数据图764.2 定常流的伯努利方程784.2.1 沿着流线流体的力的平衡794.2.2 垂直流线流体的力的平衡814.3 流速变化与压强变化的关系824.3.1 变截面一维管流再分析824.3.2 流动驻点和动压强834.3.3 伯努利原理的简单实验84第5章 物质导数与流体运动微分方程865.1 物质导数865.2 流体微分形式的连续方程895.3 流体微分形式的动量方程915.3.1 欧拉方程915.3.2 纳维-斯托克斯方程935.3.3 流动的固体边界条件965.4 从动力学方程分析流体静力学96第6章 量纲分析与相似理论986.1 量纲齐次原理与应用996.1.1 量纲齐次原理996.1.2 量纲齐次性实例辨析1006.1.3 无量纲化检测分析1016.2 定理与流动问题的无量纲化1056.2.1 物理规律无量纲原理——定理1056.2.2 无量纲化参数形式不唯一1066.2.3 无量纲化的步骤与应用1086.3 无量纲形式流体运动方程1116.3.1 伯努利方程的无量纲形式1116.3.2 纳维-斯托克斯方程的无量纲形式1126.4 模型实验相似准则1136.4.1 几何相似1146.4.2 运动相似1146.4.3 动力相似114第三部分 流体力学应用基础第7章 管道内层流与湍流1187.1 黏性流的三个基本现象1187.1.1 黏性应力现象与雷诺数的意义1187.1.2 边界层现象与充分发展的流动1197.1.3 过渡流与湍流现象1207.2 管内层流：泊肃叶流动1217.2.1 平面泊肃叶流1217.2.2 圆管内泊肃叶流1237.3 管内过渡流和湍流1257.3.1 管内过渡流1257.3.2 管内湍流1267.4 管流系统能量方程1287.4.1 管流动能系数1287.4.2 压头损失1307.4.3 阀门原理1337.4.4 水力直径1337.4.5 能量方程与伯努利方程的关系134第8章 边界层与流动分离1358.1 平板层流边界层1358.1.1 平板绕流阻力的控制体分析1358.1.2 平板绕流速度的布拉休斯相似解1378.1.3 边界层速度分布的抛物线假设1388.1.4 边界层位移厚度和动量损失厚度1418.2 平板湍流边界层1438.3 *面边界层与流动分离1478.3.1 流动分离现象1478.3.2 圆柱尾流与卡门涡街1498.4 钝体和流线型体的阻力1518.4.1 摩擦阻力与压阻力1518.4.2 流线型体与钝体152第9章 涡旋流动与无旋流动1559.1 流体微元运动剖析1559.1.1 流体微元的四种运动类型1559.1.2 流场速度的亥姆霍兹分解定理1589.2 涡量场与涡旋流动1599.2.1 流场的涡量1599.2.2 涡通量与速度环量1629.3 无旋流动的速度势1649.3.1 流场速度势函数1649.3.2 速度势函数的性质1649.3.3 由无旋流速求势函数1659.4 不可压平面流动的流函数1669.4.1 流函数的定义1669.4.2 流函数和势函数都存在的流动1689.5 平面势流基本解1709.5.1 均匀流1709.5.2 点源与点汇流动1719.5.3 点涡流动1729.5.4 均匀流与源汇流叠加1749.6 圆柱绕流与升力问题1759.6.1 圆柱绕流分析1759.6.2 圆柱绕流叠加点涡流特性1789.6.3 马格努斯效应1799.6.4 机翼升力与环量分析179第10章 水波流动18210.1 水波的量纲分析18210.1.1 水波问题无量纲过程18310.1.2 黏性和表面张力影响分析18410.1.3 深水和浅水重力波的不同18410.2 浅水重力波18510.2.1 浅水微幅平面重力波18610.2.2 浅水微幅圆形重力波18810.2.3 浅水大幅破碎波19010.3 深水重力波19110.3.1 水波速度势与流体压强19110.3.2 线性重力水波色散关系19310.3.3 线性水波流场特性分析19610.3.4 水波能量特征199参考文献201