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本书是普通高等教育“十二五”国家级规划教材,辽宁省“十二五”普通高等教育 省级规划教材以及高等学校理工科力学类规划教材。
第0章 绪 论 /1
0.1 流体力学的定义与任务 /1
0.2 流体力学的发展历程 /2
0.3 流体力学的研究方法 /6
第1章 流体的主要物理与力学性质 /7
1.1 流体的流动性与连续介质模型 /7
1.1.1 流体的流动性 /7
1.1.2 连续介质模型 /8
1.2 流体的惯性及相关概念 /9
1.2.1 流体的惯性 /9
1.2.2 密度相关概念 /9
1.3 流体的压缩性和膨胀性 /11
1.3.1 流体的压缩性 /11
1.3.2 流体的膨胀性 /12
1.3.3 可压缩流体和不可压缩
流体 /13
1.4 作用在流体上的力 /14
1.4.1 质量力 /14
1.4.2 表面力 /15
1.5 流体的黏性 /15
1.5.1 黏性内摩擦力及其产生
原因 /16
1.5.2 牛顿内摩擦定律 /17
1.5.3 流体的黏度与温度和压强的
关系 /19
1.5.4 牛顿流体与非牛顿流体 /21
1.5.5 黏性流体和理想流体 /22
1.6 表面张力和毛细现象 /22
1.6.1 表面张力 /22
1.6.2 毛细现象 /24
思考题 /25
习 题 /25
第2章 流体静力学 /28
2.1 静止流体的压强特点 /28
2.2 静止流体平衡方程 /29
2.3 重力场中静止流体内部的压强 /31
2.3.1 不可压缩流体 /31
2.3.2 标准大气 /33
2.4 非惯性坐标系中的静止液体 /35
2.4.1 等加速度直线运动中的相对
静止液体 /35
2.4.2 等角速度旋转运动中的相对
静止液体 /36
2.5 静止液体对平板的作用力 /39
2.5.1 作用力的大小 /40
2.5.2 力的作用点 /41
2.6 静止液体对曲面的作用力 /41
2.7 浮 力 /44
2.7.1 浮力基本定律 /44
2.7.2 浮体的稳定性 /45
2.8 流体静压强的测量 /46
2.8.1 U 形管测压计 /46
2.8.2 多管测压计 /47
2.8.3 微压计 /48
思考题 /48
习 题 /49
第3章 流体流动的基本方程 /54
3.1 描述流体运动的两种方法 /54
3.1.1 拉格朗日方法 /54
3.1.2 欧拉方法 /55
3.1.3 质点导数 /56
3.2 描述流体运动的一些基本概念 /58
3.2.1 流动的分类 /58
3.2.2 迹线与流线 /59
3.2.3 流 管 /61
3.2.4 流量与平均流速 /62
3.3 系统与控制体 /63
3.4 连续方程 /65
3.4.1 积分形式的连续方程 /65
3.4.2 微分形式的连续方程 /68
3.5 动量方程 /70
3.6 理想流体的伯努利方程 /75
3.6.1 理想流体一维定常流动的运动
微分方程 /75
3.6.2 伯努利方程 /76
3.6.3 伯努利方程的应用 /78
3.7 动量矩方程 /83
3.7.1 动量矩方程 /83
3.7.2 涡轮机械的基本方程 /86
3.8 能量方程 /88
3.8.1 积分形式的能量方程 /88
3.8.2 稳定流动的能量方程 /89
3.9 管流能量方程 /90
3.9.1 能量方程和伯努利方程的
比较 /90
3.9.2 动能修正系数及动量修正
系数 /91
3.9.3 总流伯努利方程 /92
思考题 /94
习 题 /95
第4章 旋涡理论和势流理论 /101
4.1 流体微团的运动分析 /101
4.1.1 线变形速度 /102
4.1.2 角变形速度 /103
4.1.3 平均旋转角速度 /104
4.1.4 速度分解定理 /105
4.2 有旋运动和无旋运动 /106
4.2.1 圆周运动 /106
4.2.2 直线运动 /108
4.3 理想流体运动微分方程 /109
4.3.1 欧拉运动微分方程 /109
4.3.2 兰姆运动微分方程 /111
4.4 欧拉积分和伯努利积分 /112
4.4.1 欧拉积分 /112
4.4.2 伯努利积分 /112
4.4.3 两种积分的物理意义及
应用 /113
4.5 旋涡的基本概念 /115
4.5.1 涡线、涡管、涡索 /115
4.5.2 旋涡强度 /116
4.6 速度环流和斯托克斯定理 /116
4.6.1 速度环流 /116
4.6.2 斯托克斯定理 /117
4.7 旋涡运动的基本定理 /119
4.7.1 汤姆逊定理 /119
4.7.2 亥姆霍兹定理 /120
4.8 二元旋涡的速度分布和压强
分布 /121
4.9 速度势和流函数 /123
4.9.1 速度势 /123
4.9.2 流函数 /125
4.9.3 速度势和流函数的求解
方法 /127
4.10 几种简单的平面势流及其
叠加 /130
4.10.1 直均流 /130
4.10.2 源或汇 /131
4.10.3 点 涡 /131
4.10.4 简单平面势流的叠加 /132
4.10.5 偶 极 /133
4.10.6 螺旋流 /135
4.11 直均流绕圆柱体无环流流动 /135
4.11.1 直均流绕圆柱体流动的速
度势 /136
4.11.2 速度分布 /137
4.11.3 圆柱表面的压强分布 /138
4.11.4 作用在圆柱体上的力 /139
4.12 直均流绕圆柱体有环流流动 /141
思考题 /143
习 题 /143
第5章 相似理论与量纲分析 /146
5.1 相似概念 /146
5.1.1 几何相似 /146
5.1.2 运动相似 /147
5.1.3 动力相似 /148
5.1.4 边界条件与初始条件
相似 /148
5.2 相似准则 /148
5.2.1 牛顿相似原理 /148
5.2.2 黏性力相似准则 /150
5.2.3 压力相似准则 /151
5.2.4 重力相似准则 /151
5.2.5 弹性力相似准则 /152
5.2.6 表面张力相似准则 /152
5.3 量纲分析法 /153
5.3.1 量纲知识 /153
5.3.2 瑞利法 /154
5.3.3 π定理 /156
5.4 近似模型实验 /158
思考题 /160
习 题 /161
第6章 黏性流体管内流动 /163
6.1 黏性流体中的应力分析 /163
6.1.1 黏性流体中的应力 /163
6.1.2 切向应力互等定律 /165
6.1.3 广义牛顿内摩擦定律 /166
6.2 不可压缩黏性流体的运动微分
方程 /169
6.3 黏性流体的两种流动状态 /171
6.3.1 雷诺实验 /171
6.3.2 层流与湍流的判别准则 /173
6.3.3 管道进口段与充分发展
流动 /174
6.4 管内流动的两种损失 /175
6.4.1 沿程损失 /175
6.4.2 局部损失 /176
6.5 流体在圆管中的层流流动 /177
6.5.1 断面流速分布 /177
6.5.2 沿程水头损失计算 /178
6.6 流体在圆管中的湍流流动 /181
6.6.1 湍流概述和时均参数 /181
6.6.2 普朗特混合长度理论 /184
6.6.3 圆管湍流的结构 /185
6.6.4 圆管湍流的时均速度
分布 /187
6.7 沿程损失系数的实验研究 /189
6.7.1 尼古拉兹曲线与沿程损失系数
经验公式 /190
6.7.2 莫迪图 /192
6.8 局部损失系数 /195
6.8.1 管道截面突然扩大 /195
6.8.2 管道截面突然缩小 /196
6.8.3 弯 管 /198
6.8.4 其他管件 /198
6.9 管道的水力计算 /198
6.9.1 简单管道 /199
6.9.2 复杂管道 /202
6.10 管道中的水击 /205
思考题 /207
习 题 /208
第7章 黏性流体绕物体的流动 /214
7.1 边界层的基本特征 /214
7.1.1 边界层的特点 /214
7.1.2 边界层内的流态 /215
7.2 层流边界层的微分方程 /216
7.3 边界层的动量积分方程 /218
7.4 平板层流边界层的计算 /220
7.5 平板湍流边界层的计算 /222
7.6 平板混合边界层 /225
7.7 边界层分离 /227
7.8 物体在流体中运动的阻力 /230
7.9 圆柱绕流边界层与阻力 /232
思考题 /235
习 题 /235
第8章 气体动力学基础 /237
8.1 微弱扰动的传播速度 /237
8.1.1 微弱扰动的一维传播 /237
8.1.2 声 速 /239
8.1.3 马赫数 /240
8.2 微弱扰动在空间流场中的
传播特征 /241
8.3 气体一维定常流动的基本
方程 /244
8.3.1 连续方程 /244
8.3.2 运动方程 /244
8.3.3 能量方程 /244
8.4 气流的参考状态 /245
8.4.1 滞止状态 /245
8.4.2 极限状态 /247
8.4.3 临界状态 /247
8.4.4 速度系数 /249
8.5 变截面等熵管流的流动特征 /250
8.6 正激波 /253
8.6.1 正激波的形成 /253
8.6.2 正激波的传播速度 /255
8.6.3 正激波基本关系式 /256
8.7 收缩喷管中的流动 /263
8.7.1 喷管出口截面的流速和
流量 /263
8.7.2 变工况流动分析 /264
8.8 缩放喷管中的流动 /267
8.8.1 出口流速、流量和面积比
公式 /267
8.8.2 变工况流动分析 /268
思考题 /271
习 题 /272
习题参考答案 /275
参考文献 /281
