流體力學(xué)基礎(chǔ)

目錄
前言
第1章　緒論　1
1.1　流體力學(xué)的發(fā)展　1
1.2　流體的力學(xué)特性和連續(xù)介質(zhì)模型　3
1.2.1　流體的力學(xué)特性　3
1.2.2　連續(xù)介質(zhì)模型　4
1.3　流體的黏性　5
1.3.1　牛頓內(nèi)摩擦定律　5
1.3.2　動(dòng)力黏性系數(shù)和運(yùn)動(dòng)黏性系數(shù)　8
1.3.3　理想流體　9
1.4　流體的其他物理性質(zhì)　10
1.4.1　流體的壓縮性和膨脹性　10
1.4.2　流體的導(dǎo)熱性　11
習(xí)題　12
第2章　流體靜力學(xué)　15
2.1　流體上的作用力和靜壓強(qiáng)　15
2.1.1　質(zhì)量力和表面力　15
2.1.2　流體的靜壓強(qiáng)　16
2.2　靜止流體微分方程及相關(guān)概念　18
2.2.1　歐拉靜平衡方程　18
2.2.2　力勢(shì)函數(shù)　20
2.2.3　等壓面　22
2.3　重力作用下流體內(nèi)部的壓強(qiáng)　22
2.3.1　重力作用下液體內(nèi)部壓強(qiáng)分布規(guī)律　22
2.3.2　壓強(qiáng)測(cè)量　26
2.3.3　重力作用下的大氣壓強(qiáng)分布規(guī)律　28
2.4　流體的相對(duì)平衡　30
2.4.1　等加速直線運(yùn)動(dòng)容器中液體的平衡　31
2.4.2　等角速度旋轉(zhuǎn)容器中液體的平衡　32
2.5　流體對(duì)平面的作用力　36
2.6　流體對(duì)曲面的作用力　41
2.6.1　流體對(duì)曲面作用力的計(jì)算過(guò)程　41
2.6.2　流體對(duì)曲面作用力的應(yīng)用　43
2.7　表面張力的相關(guān)知識(shí)　46
2.7.1　表面張力　46
2.7.2　彎曲壓強(qiáng)　48
2.7.3　毛細(xì)現(xiàn)象　49
習(xí)題　54
第3章　流體運(yùn)動(dòng)分析基礎(chǔ)　62
3.1　流體運(yùn)動(dòng)的描述　62
3.1.1　拉格朗日法和歐拉法　62
3.1.2　流體運(yùn)動(dòng)的分類　64
3.2　隨流導(dǎo)數(shù)　67
3.3　體系和控制體　69
3.4　雷諾輸運(yùn)定理　69
3.5　描述流場(chǎng)的幾個(gè)概念　72
3.5.1　跡線、流線及脈線　72
3.5.2　流管及流面　75
3.6　流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)和變形　76
3.6.1　流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)分析　76
3.6.2　亥姆霍茲速度分解定理　80
3.7　有旋流動(dòng)及無(wú)旋流動(dòng)　81
3.7.1　有旋流動(dòng)及旋渦強(qiáng)度　81
3.7.2　無(wú)旋流動(dòng)及速度勢(shì)函數(shù)　84
習(xí)題　87
第4章　理想流體動(dòng)力學(xué)的基本方程　90
4.1　連續(xù)方程　90
4.1.1　積分形式連續(xù)方程　90
4.1.2　微分形式連續(xù)方程　92
4.1.3　微分與積分形式的轉(zhuǎn)換　94
4.2　動(dòng)量方程　95
4.2.1　積分形式動(dòng)量方程　95
4.2.2　微分形式動(dòng)量方程　96
4.2.3　微分與積分形式的轉(zhuǎn)換　99
4.3　伯努利方程　101
4.3.1　伯努利方程導(dǎo)出過(guò)程　101
4.3.2　非定常無(wú)旋流的伯努利方程　103
4.3.3　伯努利方程的應(yīng)用　105
4.4　能量方程　110
4.4.1　積分形式能量方程　111
4.4.2　微分形式能量方程　113
習(xí)題　116
第5章　理想不可壓縮流體平面有勢(shì)流動(dòng)　122
5.1　平面流動(dòng)中的流函數(shù)和速度勢(shì)函數(shù)　123
5.1.1　流函數(shù)　123
5.1.2　速度勢(shì)函數(shù)　125
5.2　不可壓縮平面勢(shì)流的求解　126
5.2.1　不可壓縮平面勢(shì)流的勢(shì)函數(shù)方程和流函數(shù)方程　126
5.2.2　不可壓縮平面勢(shì)流的勢(shì)函數(shù)和流函數(shù)關(guān)系　127
5.2.3　邊界條件　128
5.2.4　基本解的疊加原理　129
5.3　部分簡(jiǎn)單平面勢(shì)流的疊加　130
5.3.1　直勻流　130
5.3.2　點(diǎn)源和點(diǎn)匯　131
5.3.3　點(diǎn)渦　134
5.3.4　偶極子　136
5.4　幾種簡(jiǎn)單平面勢(shì)流的疊加　138
5.4.1　點(diǎn)源和點(diǎn)渦的疊加　138
5.4.2　直勻流和點(diǎn)源的疊加　139
5.5　直勻流繞不帶環(huán)量圓柱的流動(dòng)及應(yīng)用　142
5.5.1　直勻流繞不帶環(huán)量圓柱的流動(dòng)　142
5.5.2　圓柱形測(cè)速管原理　145
5.6　直勻流繞帶環(huán)量圓柱的流動(dòng)及應(yīng)用　148
5.6.1　直勻流繞帶環(huán)量圓柱的流動(dòng)　149
5.6.2　升力定理　151
習(xí)題　155
第6章　黏性流體動(dòng)力學(xué)　159
6.1　黏性流體運(yùn)動(dòng)方程　159
6.1.1　連續(xù)方程　159
6.1.2　動(dòng)量方程　160
6.1.3　能量方程　166
6.2　N-S方程　171
6.2.1　廣義牛頓定律　171
6.2.2　N-S方程的建立　174
6.2.3　能量方程的變形　175
6.3　初始條件和邊界條件　177
6.4　雷諾實(shí)驗(yàn)與雷諾數(shù)　181
6.4.1　雷諾實(shí)驗(yàn)　181
6.4.2　雷諾數(shù)的物理意義　183
6.5　雷諾方程　184
6.5.1　湍流的脈動(dòng)現(xiàn)象與時(shí)均化　185
6.5.2　常用的時(shí)均運(yùn)算關(guān)系式　186
6.5.3　時(shí)均化連續(xù)方程　188
6.5.4　雷諾方程的導(dǎo)出　189
6.6　邊界層　192
6.6.1　邊界層基礎(chǔ)知識(shí)　192
6.6.2　邊界層微分方程　195
6.6.3　邊界層積分法　197
6.6.4　邊界層分離　207
習(xí)題　212
第7章　相似理論　217
7.1　相似第一定理　217
7.1.1　相似原理與相似要素　217
7.1.2　相似準(zhǔn)則數(shù)與相似理論的關(guān)系　221
7.2　相似第二定理　223
7.2.1　相似第二定理的表述　223
7.2.2　相似模擬建立方法　224
7.2.3　量綱　227
7.3　相似第三定理　230
7.3.1　量綱獨(dú)立量與量綱不獨(dú)立量　230
7.3.2　主定量和被定量　231
7.3.3　 定理的推導(dǎo)過(guò)程　233
7.4　模型實(shí)驗(yàn)　237
7.4.1　全面力學(xué)相似　237
7.4.2　近似?；ā?39
習(xí)題　240
第8章　流動(dòng)損失和管網(wǎng)計(jì)算　242
8.1　流動(dòng)損失的分類　242
8.1.1　流動(dòng)損失規(guī)律與流動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系　242
8.1.2　沿程損失與局部損失　243
8.2　層流流動(dòng)的損失計(jì)算　244
8.2.1　圓管截面上的速度分布　244
8.2.2　沿程損失的計(jì)算　247
8.3　湍流流動(dòng)的損失計(jì)算　248
8.3.1　壁面湍流流動(dòng)的結(jié)構(gòu)　248
8.3.2　湍流的速度分布　249
8.3.3　湍流的沿程損失計(jì)算　252
8.4　管道中的損失　253
8.4.1　管道中的沿程損失　253
8.4.2　管道中的局部損失　255
8.5　管道的網(wǎng)絡(luò)算法　261
8.5.1　網(wǎng)絡(luò)算法簡(jiǎn)介　262
8.5.2　潤(rùn)滑系統(tǒng)元件模化和處理　263
習(xí)題　273
第9章　可壓縮一維定常流動(dòng)　277
9.1　聲速和馬赫數(shù)　277
9.1.1　聲速　277
9.1.2　馬赫數(shù)　279
9.2　完全氣體定常等熵流動(dòng)　281
9.2.1　三種參考狀態(tài)　281
9.2.2　用滯止參數(shù)表示各種特定速度　283
9.2.3　速度系數(shù)　283
9.2.4　靜參數(shù)與滯止參數(shù)的關(guān)系　284
9.3　變截面管流　285
9.3.1　速度與截面積變化的關(guān)系　285
9.3.2　臨界截面、密流和流量公式　286
9.4　正激波　288
9.4.1　正激波的基本方程　289
9.4.2　正激波絕熱關(guān)系　289
9.4.3　普朗特速度關(guān)系　291
9.4.4　正激波前后熱力學(xué)參數(shù)關(guān)系　291
9.4.5　應(yīng)用舉例　292
9.5　理想氣體管內(nèi)等熵流動(dòng)　294
9.5.1　漸縮噴管　294
9.5.2　拉瓦爾噴管流動(dòng)　296
9.6　發(fā)動(dòng)機(jī)容腔壓力的瞬態(tài)響應(yīng)　300
9.6.1　空氣系統(tǒng)的容腔效應(yīng)　301
9.6.2　瞬態(tài)響應(yīng)的計(jì)算　302
習(xí)題　305
第10章　射流　308
10.1　射流概述　308
10.1.1　射流的分類　308
10.1.2　射流的應(yīng)用　309
10.1.3　研究射流需解決的問(wèn)題　310
10.2　自由射流　311
10.2.1　自由射流的結(jié)構(gòu)　311
10.2.2　自由射流邊界寬度　312
10.2.3　自由射流中的速度分布特性　313
10.2.4　自由射流軸心速度衰減規(guī)律　316
10.2.5　自由射流斷面平均流速變化規(guī)律　319
10.2.6　自由射流的湍流特性　320
10.3　溫差射流　322
10.3.1　溫差分布規(guī)律　323
10.3.2　無(wú)因次初始溫度對(duì)軸心速度與溫度衰減規(guī)律的影響　324
10.3.3　質(zhì)量平均溫差變化規(guī)律　326
10.4　自由湍流射流理論分析　327
10.5　管內(nèi)射流的分析及應(yīng)用　328
10.5.1　管內(nèi)射流　329
10.5.2　噴管引射器的增推　330
習(xí)題　334
參考文獻(xiàn)　336