工程流體力學

目　　錄
第1 章　 流體的基本物理性質(zhì) ( 1 )
　 1. 1　 流體的連續(xù)介質(zhì)模型  ( 1 )
　 1. 2　 流體的物理性質(zhì)  ( 2 )
　 　 1. 2. 1　 流體密度  ( 2 )
　 　 1. 2. 2　 流動性  ( 2 )
　 　 1. 2. 3　 可壓縮性和膨脹性  ( 2 )
　 　 1. 2. 4　 黏性  ( 3 )
　 1. 3　 流體分類  ( 6 )
　 　 1. 3. 1　 牛頓流體(Newtonian fluid)和非牛頓流體(Non-Newtonian fluid)  ( 6 )
　 　 1. 3. 2　 黏性流體和理想流體  ( 6 )
　 1. 4　 表面張力 (Surface tension)  ( 6 )
　 　 1. 4. 1　 影響球  ( 6 )
　 　 1. 4. 2　 表面張力產(chǎn)生的原因  ( 7 )
　 　 1. 4. 3　 拉普拉斯公式  ( 8 )
　 　 1. 4. 4　 毛細現(xiàn)象  ( 9 )
　 題與解  ( 11 )
第2 章　 流體靜力學  ( 17 )
　 2. 1　 作用在流體上的力  ( 17 )
　 　 2. 1. 1　 表面力  ( 17 )
　 　 2. 1. 2　 質(zhì)量力  ( 18 )
　 　 2. 1. 3　 液體靜壓強及特性  ( 18 )
　 2. 2　 流體平衡微分方程  ( 18 )
　 　 2. 2. 1　 平衡微分方程 (Equilibrium differential equation)  ( 18 )
　 　 2. 2. 2　 壓強差公式  ( 19 )
　 　 2. 2. 3　 等壓面微分方程  ( 20 )
　 　 2. 2. 4　 力的勢函數(shù)  ( 20 )
　 2. 3　 流體靜力學基本方程式  ( 21 )
　 　 2. 3. 1　 重力場中液體的平衡方程  ( 21 )
　 　 2. 3. 2　 不可壓縮流體中壓強計算公式  ( 22 )
　 2. 4　 典型應用  ( 22 )
　 　 2. 4. 1　 連通器  ( 22 )
　 　 2. 4. 2　 壓力的傳遞  ( 23 )
　 　 2. 4. 3　 壓強計量  ( 23 )
　　 2. 4. 4　 油水分離水力旋流器  ( 25 )
　 題與解  ( 27 )
第3 章　 流體運動學  ( 34 )
　 3. 1　 流體運動的特點  ( 34 )
　 　 3. 1. 1　 流體運動的特點  ( 34 )
　 　 3. 1. 2　 流場的概念  ( 34 )
　 　 3. 1. 3　 流動的分類  ( 35 )
　 3. 2　 流體運動的描述  ( 35 )
　 　 3. 2. 1　 拉格朗日法  ( 35 )
　 　 3. 2. 2　 歐拉法  ( 37 )
　 　 3. 2. 3　 質(zhì)點導數(shù)  ( 37 )
　 3. 3　 流場的直觀表示  ( 39 )
　 　 3. 3. 1　 跡線  ( 39 )
　 　 3. 3. 2　 流線  ( 40 )
　 　 3. 3. 3　 流線與跡線的關系  ( 41 )
　 3. 4　 流體微團運動分析  ( 42 )
　 　 3. 4. 1　 平動  ( 43 )
　 　 3. 4. 2　 線變形  ( 43 )
　 　 3. 4. 3　 角變形  ( 44 )
　 　 3. 4. 4　 旋轉(zhuǎn)  ( 46 )
　 3. 5　 有旋流動與無旋流動  ( 47 )
　 　 3. 5. 1　 渦量  ( 47 )
　 　 3. 5. 2　 有旋流動與無旋流動  ( 48 )
　 3. 6　 速度環(huán)量、 斯托克斯公式、 高斯公式、 湯姆孫定理  ( 50 )
　 　 3. 6. 1　 速度環(huán)量  ( 50 )
　 　 3. 6. 2　 斯托克斯公式  ( 50 )
　 　 3. 6. 3　 高斯公式 (Gaussian formula)  ( 51 )
　 　 3. 6. 4　 湯姆孫定理  ( 51 )
　 題與解  ( 51 )
第4 章　 流體動力學  ( 57 )
　 4. 1　 輸運公式  ( 57 )
　 　 4. 1. 1　 系統(tǒng)與控制體  ( 57 )
　 　 4. 1. 2　 輸運公式  ( 58 )
　 4. 2　 面向控制體的流體動力學積分方程  ( 59 )
　 　 4. 2. 1　 質(zhì)量連續(xù)方程  ( 59 )
　 　 4. 2. 2　 動量方程  ( 62 )
　 　 4. 2. 3　 能量方程  ( 64 )
　 　 4. 2. 4　 伯努利方程及其應用  ( 67 )
　 4. 3　 流體動力學微分方程 (Fluid dynamics differential equation)  ( 77 )
　 　 4. 3. 1　 連續(xù)方程  ( 77 )
　 　 4. 3. 2　 運動方程  ( 80 )
　4. 4　 不可壓縮流體流動微分方程  ( 93 )
　 　 4. 4. 1　 建立微分方程的基本方法  ( 93 )
　 　 4. 4. 2　 初始條件和邊界條件  ( 94 )
　 　 4. 4. 3　 典型應用  ( 95 )
　 題與解  (102)
第5 章　 平面勢流  (117)
　 5. 1　 勢函數(shù)  (117)
　 　 5. 1. 1　 有勢場  (117)
　 　 5. 1. 2　 速度勢函數(shù)的定義  (117)
　 　 5. 1. 3　 引入速度勢函數(shù)的意義  (118)
　 　 5. 1. 4　 速度勢函數(shù)的求解  (118)
　 　 5. 1. 5　 速度勢函數(shù)與環(huán)量的關系  (118)
　 　 5. 1. 6　 無旋流動的基本性質(zhì)  (119)
　 　 5. 1. 7　 拉普拉斯方程 (勢函數(shù)方程)  (120)
　 5. 2　 流函數(shù)  (121)
　 　 5. 2. 1　 流函數(shù)的定義  (121)
　 　 5. 2. 2　 流函數(shù)的意義  (121)
　 　 5. 2. 3　 流函數(shù)的求法  (121)
　 　 5. 2. 4　 流函數(shù)的基本性質(zhì)  (122)
　 　 5. 2. 5　 流函數(shù)方程  (122)
　 5. 3　 流函數(shù)與勢函數(shù)的關系  (123)
　 　 5. 3. 1　 流函數(shù)與勢函數(shù)的邊界條件  (123)
　 　 5. 3. 2　 柯西-黎曼條件 (Cauchy-Riemann condition)  (124)
　 　 5. 3. 3　 等勢線、 流線和流網(wǎng)  (124)
　 5. 4　 簡單勢流流動  (125)
　 　 5. 4. 1　 解決勢流問題的思路  (125)
　 　 5. 4. 2　 勢流疊加原理  (125)
　 　 5. 4. 3　 簡單流動  (126)
　 　 5. 4. 4　 復合流動  (130)
　 　 5. 4. 5　 復勢與復速度  (133)
　 題與解  (134)
第6 章　 管內(nèi)流動  (137)
　 6. 1　 管內(nèi)流動的特點  (137)
　 　 6. 1. 1　 充分發(fā)展流動  (137)
　 　 6. 1. 2　 流態(tài)  (137)
　 　 6. 1. 3　 湍流流動  (138)
　 6. 2　 管內(nèi)流動計算  (139)
　 　 6. 2. 1　 管路計算的基本公式  (139)
　 　 6. 2. 2　 管路能量損失  (139)
　 6. 3　 圓管內(nèi)層流流動和沿程阻力損失  (140)
　 　 6. 3. 1　 圓管內(nèi)流體的平均速度 um 和流速 umax (140)
　 　 6. 3. 2　 體積流量 qV  (140)
　 　 6. 3. 3　 管壁上的切應力 τ0  (140)
　 　 6. 3. 4　 沿程阻力損失  (140)
　 6. 4　 圓管內(nèi)湍流流動及沿程阻力損失  (141)
　 　 6. 4. 1　 速度分布  (141)
　 　 6. 4. 2　 平均速度  (142)
　 　 6. 4. 3　 壁面切應力  (142)
　 　 6. 4. 4　 阻力損失  (142)
　 6. 5　 局部阻力損失  (143)
　 　 6. 5. 1　 局部阻力損失的研究方法  (143)
　 　 6. 5. 2　 幾種局部阻力系數(shù)的確定  (146)
　 　 6. 5. 3　 減小局部損失的措施  (150)
　 6. 6　 管路計算  (151)
　 　 6. 6. 1　 簡單管路  (151)
　 　 6. 6. 2　 串聯(lián)管路  (152)
　 　 6. 6. 3　 并聯(lián)管路  (152)
　 題與解  (153)
第7 章　 流體繞物流動  (165)
　 7. 1　 邊界層的基本概念  (165)
　 7. 2　 邊界層厚度  (166)
　 7. 3　 邊界層方程組及邊界條件  (169)
　 　 7. 3. 1　 普朗特邊界層方程  (169)
　 　 7. 3. 2　 馮·卡門邊界動量積分方程  (173)
　 　 7. 3. 3　 平板層流邊界層的精確解  (175)
　 7. 4　 邊界層分離  (179)
　 7. 5　 繞流阻力  (182)
　 7. 6　 繞翼型流動  (185)
　 7. 7　 顆粒運動  (189)
　 7. 8　 繞圓柱流動  (191)
　 　 7. 8. 1　 繞圓柱的無環(huán)量流動  (191)
　 　 7. 8. 2　 繞圓柱的環(huán)量流動  (194)
　 7. 9　 卡門渦街  (196)
　 　 7. 9. 1　 繞圓柱體流體  (196)
　 　 7. 9. 2　 卡門渦街  (198)
　 　 7. 9. 3　 誘導振動  (199)
　 題與解  (200)
參考文獻  (204)