流體力學

序
前言
第1章流體的物理性質(zhì)及流體靜力學1
1.1流體的定義及連續(xù)介質(zhì)假定1
1.1.1流體的定義1
1.1.2連續(xù)介質(zhì)假定1
1.2流體的密度和黏性2
1.2.1流體的密度2
1.2.2流體的黏性2
1.3流體的其他性質(zhì)5
1.3.1可壓縮性與膨脹性5
1.3.2液體的汽化和空化6
1.3.3表面張力與毛細現(xiàn)象7
1.4作用在流體上的力8
1.4.1表面力8
1.4.2質(zhì)量力8
1.5流體靜壓特性及靜止流體的壓力分布9
1.5.1流體靜壓特性9
1.5.2靜止流體的壓力分布10
1.5.3壓力測量17
1.6靜止流體作用在壁面上的力19
1.6.1作用在平板上的流體總壓力19
1.6.2作用在曲面上的流體總壓力21
1.6.3關(guān)于壓力體22
1.6.4阿基米德浮力原理24
習題24
第2章流體力學的基本方程30
2.1描述流體運動的兩種方法30
2.1.1拉格朗日法30
2.1.2歐拉法31
2.2流體運動中的基本概念34
2.2.1定常流動和非定常流動34
2.2.2跡線和流線34
2.2.3流管、流束、流量和平均流速36
2.2.4均勻流動和非均勻流動37
2.2.5一元流動、二元流動和三元流動37
2.3連續(xù)性方程38
目錄流 體 力 學2.3.1連續(xù)性微分方程38
2.3.2連續(xù)性積分方程40
2.4運動微分方程41
2.4.1理想流體的運動微分方程41
2.4.2黏性不可壓縮流體的運動微分方程43
2.5伯努利方程45
2.5.1理想流體沿流線的伯努利方程45
2.5.2理想流體總流的伯努利方程47
2.5.3實際流體總流的伯努利方程48
2.5.4理想流體相對運動的伯努利方程49
2.5.5伯努利方程的應用50
2.6動量積分方程和動量矩積分方程及其應用52
2.6.1動量積分方程52
2.6.2動量矩積分方程52
2.6.3動量積分方程和動量矩積分方程的應用53
習題57
第3章管流和邊界層概述61
3.1黏性流體運動的兩種流態(tài)61
3.2管流水頭損失63
3.2.1沿程水頭損失64
3.2.2局部水頭損失64
3.2.3總能量損失64
3.3圓管中的層流運動65
3.3.1過流斷面上流速的分布規(guī)律65
3.3.2流量計算66
3.3.3切應力分布67
3.3.4沿程阻力損失67
3.4圓管中的湍流流動68
3.4.1湍流脈動現(xiàn)象及時均化68
3.4.2湍流的速度結(jié)構(gòu)與水力光滑管和水力粗糙管69
3.4.3湍流切應力分布及斷面速度分布70
3.4.4圓管內(nèi)湍流運動的沿程損失72
3.5局部阻力系數(shù)的確定74
3.5.1斷面突然擴大的局部阻力系數(shù)74
3.5.2常見障礙的局部阻力系數(shù)75
3.6管流水力計算76
3.6.1串聯(lián)管路76
3.6.2并聯(lián)管路77
3.7管路中的水擊現(xiàn)象79
3.7.1水擊波的傳播79
3.7.2水擊產(chǎn)生的最大壓強升高值Δp和水擊波的傳播速度c80
3.8邊界層概述82
3.8.1邊界層的概念82
3.8.2平板邊界層的近似計算83
3.8.3曲面邊界層的分離84
3.8.4物體的阻力85
3.8.5管道進口流動和充分發(fā)展的流動86
習題88
第4章孔口出流與縫隙流動91
4.1孔口出流的分類91
4.2薄壁孔口的定常自由出流92
4.3厚壁孔口的定常自由出流94
4.4各種孔口出流性能的比較95
4.5平行平板之間的縫隙流動97
4.5.1兩固定平行平板間的縫隙流動97
4.5.2具有相對運動的兩平行平板間的縫隙流動99
4.5.3具有相對運動的兩平行平板的最佳縫隙高度99
4.6圓環(huán)間隙的縫隙流動100
4.6.1同心圓環(huán)間的縫隙流動100
4.6.2偏心圓柱環(huán)形縫隙流動100
4.7平行圓板間的徑向?qū)恿髁鲃?03
4.7.1壓差流動103
4.7.2擠壓流動104
4.8傾斜平板之間的縫隙流動105
習題107
第5章相似理論和量綱分析110
5.1相似理論110
5.1.1力學相似110
5.1.2相似準則112
5.2量綱分析114
5.2.1單位和量綱114
5.2.2量綱分析法114
習題117
第6章可壓縮氣體的一元流動119
6.1聲速和馬赫數(shù)119
6.1.1聲速119
6.1.2馬赫數(shù)121
6.2可壓縮氣體一元流動的基本方程式122
6.2.1可壓縮氣體總流的連續(xù)性方程式123
6.2.2可壓縮氣體的能量方程式123
6.3一元氣流的基本特性125
6.3.1滯止狀態(tài)和滯止參數(shù)125
6.3.2最大速度狀態(tài)126
6.3.3臨界狀態(tài)和臨界參數(shù)127
6.4氣體在變截面管（噴管）中的流動128
6.4.1流動參數(shù)和截面面積的關(guān)系128
6.4.2漸縮噴管和拉瓦爾噴管130
6.5在等截面管中有摩擦的絕熱流動134
6.5.1有摩擦時管道截面面積與速度變化的關(guān)系134
6.5.2有摩擦等截面管流的最大管長136
習題137
第7章旋渦基本理論139
7.1旋渦運動的基本概念139
7.1.1渦量和平均旋轉(zhuǎn)角速度139
7.1.2渦線、渦面和渦管141
7.1.3渦管強度和速度環(huán)流142
7.2速度環(huán)流定理143
7.3湯姆孫定理145
7.4拉格朗日定理146
7.5亥姆霍茲定理147
7.6旋渦的誘導速度148
7.6.1畢奧-薩伐爾定律149
7.6.2誘導速度公式150
7.7蘭金渦153
7.7.1速度分布153
7.7.2壓力分布154
7.7.3有自由面的情形154
習題155
第8章不可壓縮勢流157
8.1速度勢和流函數(shù)157
8.1.1速度勢函數(shù)157
8.1.2流函數(shù)158
8.2不可壓縮勢流的基本方程和邊界條件160
8.2.1不可壓縮勢流的質(zhì)量守恒方程160
8.2.2歐拉方程的積分160
8.2.3邊界條件和解法概述162
8.3復勢與復速度163
8.4幾種基本的平面勢流及其疊加165
8.4.1均勻流165
8.4.2點源和點匯166
8.4.3點渦167
8.4.4勢流的疊加167
8.5圓柱體繞流170
8.5.1圓柱體無環(huán)流繞流170
8.5.2圓柱體有環(huán)流繞流172
8.6布拉休斯公式174
8.7庫塔-茹科夫斯基定理175
8.7.1庫塔-茹科夫斯基定理的證明175
8.7.2決定環(huán)量的后緣條件177
8.8映像法177
8.8.1直壁的干擾178
8.8.2圓形壁的干擾180
8.8.3地面效應181
8.8.4風洞壁和水池壁產(chǎn)生的映像181
8.9附加質(zhì)量182
8.9.1基本概念和公式182
8.9.2絕對速度勢、相對速度勢和牽連速度勢184
8.9.3圓柱體的附加質(zhì)量184
8.9.4一般情形185
習題186
第9章波浪理論189
9.1波浪的概念189
9.2微振幅波的基本方程和邊界條件191
9.3無限水深中的進行波193
9.4有限水深中的進行波198
9.5波的能量和興波阻力的概念202
9.6波群和群速度206
9.7不規(guī)則波的概念207
習題209
第10章機翼理論210
10.1有限翼展機翼210
10.1.1機翼的幾何參數(shù)和術(shù)語210
10.1.2有限翼展機翼210
10.1.3下洗和誘導阻力211
10.2升力線理論213
10.2.1有限翼展機翼的升力模型213
10.2.2升力線理論的一般公式214
10.2.3無扭轉(zhuǎn)機翼214
10.3展弦比換算式215
習題217
附錄部分習題參考答案218
參考文獻223