流體力學(xué)

1　緒論
1.1 流體力學(xué)的任務(wù)、發(fā)展概況和研究方法
1.2　作用于流體上的力
1.2.1 質(zhì)量力
1.2.2　表面力
1.3　流體的主要物理性質(zhì)
1.3.1 流體的質(zhì)量與流體所受重力
1.3.2　粘性
1.3.3 壓縮性
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
2　流體靜力學(xué)
2.1　流體靜壓強(qiáng)的特性
2.2　歐拉平衡微分方程
2.2.1　歐拉平衡微分方程
2.2.2 重力作用下流體的壓強(qiáng)分布規(guī)律
2.3　液體壓強(qiáng)的測(cè)量
2.3.1 絕對(duì)壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)、真空度
2.3.2 測(cè)壓管
2.3.3　水銀測(cè)壓計(jì)
2.3.4　水銀壓差計(jì)
2.3.5　金屬測(cè)壓計(jì)與真空計(jì)
2.4　靜止流體對(duì)平面的作用力
2.4.1　解析法
2.4.2 圖解法
2.5　靜止流體對(duì)曲面的作用力
2.5.1 總壓力的大小、方向、作用點(diǎn)
2.5.2　壓力體
2.5.3 浮力
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
3　流體運(yùn)動(dòng)學(xué)
3.1　描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法
3.1.1　拉格朗日法和歐拉法
3.1.2 歐拉法中流體運(yùn)動(dòng)的基本概念
3.2　流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程
3.2.1 流體的連續(xù)性微分方程
3.2.2 總流的連續(xù)性方程
3.3　流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的分析
3.3.1 線變形速率(線變率)
3.3.2 角變形速率(角變率)
3.3.3　旋轉(zhuǎn)角速度(角轉(zhuǎn)速)
3.3.4　流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的組合表達(dá)
3.4　無(wú)旋運(yùn)動(dòng)(無(wú)渦流)與有旋運(yùn)動(dòng)(有渦流)
3.4.1　無(wú)旋運(yùn)動(dòng)與有旋運(yùn)動(dòng)
3.4.2　渦量與環(huán)量
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
4　理想流體動(dòng)力學(xué)和恒定平面勢(shì)流
4.1　歐拉運(yùn)動(dòng)微分方程
4.2　理想流體恒定元流的伯努利方程
4.2.1 沿流線的伯努利積分和在重力場(chǎng)中的伯努利方程
4.2.2 由動(dòng)能定理推導(dǎo)理想流體恒定元流的伯努利方程
4.3　元流伯努利方程的意義和應(yīng)用
4.3.1 元流伯努利方程的物理意義
4.3.2　元流伯努利方程的幾何意義
4.3.3　畢托管原理
4.4　恒定平面勢(shì)流的流速勢(shì)函數(shù)和流函數(shù)
4.4.1　流速勢(shì)函數(shù)
4.4.2　流函數(shù)
4.4.3　流網(wǎng)及其特征
4.5　幾種簡(jiǎn)單的平面勢(shì)流
4.5.1 均勻等速流
4.5.2　源流與匯流
4.5.3 勢(shì)渦
4.6　勢(shì)流的疊加
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
5　實(shí)際(粘性)流體的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)
5.1　粘性流體的運(yùn)動(dòng)方程：N-S方程
5.2　恒定元流的伯努利方程
5.3　恒定總流的伯努利方程
5.3.1 漸變流及其過(guò)流斷面上動(dòng)壓強(qiáng)的分布
5.3.2　恒定總流的伯努利方程
5.3.3 恒定總流伯努利方程的應(yīng)用
5.4　氣流的伯努利方程
5.5　有流量分流或匯流的伯努利方程
5.6　有能量輸入輸出的伯努利方程
5.7　恒定總流的動(dòng)量方程
5.7.1 恒定總流的動(dòng)量方程
5.7.2 恒定總流動(dòng)量方程的應(yīng)用條件和使用方法
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
6　層流、紊流及其水頭損失
6.1　粘性流體運(yùn)動(dòng)的兩種形態(tài)——層流與紊流
6.1.1 雷諾實(shí)驗(yàn)
6.1.2　流動(dòng)形態(tài)的判別準(zhǔn)則——臨界雷諾數(shù)
6.2　圓管中的層流
6.2.1 水頭損失的分類
6.2.2 沿程水頭損失與切應(yīng)力的關(guān)系
6.2.3 圓管層流的斷面流速分布
6.2.4 圓管層流的沿程水頭損失
6.3　紊流基本理論
6.3.1　紊流的特征
6.3.2　運(yùn)動(dòng)參數(shù)的時(shí)均化
6.3.3　層流底層
6.3.4　混合長(zhǎng)度理論
6.4　圓管紊流的沿程水頭損失
6.4.1 阻力系數(shù)λ的影響因素
6.4.2　尼古拉茲實(shí)驗(yàn)
6.4.3 沿程阻力系數(shù)的半經(jīng)驗(yàn)公式
6.4.4 沿程阻力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式
6.5　局部水頭損失
6.5.1 圓管突然擴(kuò)大的阻力系數(shù)
6.5.2　其他的局部水頭損失系數(shù)
6.6　邊界層理論基礎(chǔ)
6.6.1　邊界層概念
6.6.2　平板邊界層厚度
6.6.3　邊界層分離
6.6.4 繞流阻力
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
7　量綱分析和流動(dòng)相似原理
7.1　量綱分析的意義和量綱和諧原理
7.1.1　量綱和單位
7.1.2　有量綱量和無(wú)量綱量
7.1.3　量綱和諧原理
7.2　量綱分析方法
7.2.1 雷利法
7.2.2　π定理
7.3　流動(dòng)相似概念
7.3.1 幾何相似
7.3.2　運(yùn)動(dòng)相似
7.3.3 動(dòng)力相似
7.4　相似準(zhǔn)則
7.4.1 雷諾準(zhǔn)則
7.4.2　佛汝德準(zhǔn)則
7.4.3　歐拉準(zhǔn)則
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
8　孔口、管嘴出流和有壓管流
8.1　孔口出流
8.1.1 薄壁小孔口恒定出流
8.1.2　孔口變水頭出流
8.2　管嘴出流
8.2.1 圓柱形外管嘴恒定出流
8.2.2 管嘴內(nèi)的真空度
8.2.3 空化、空蝕現(xiàn)象與管嘴的使用條件
8.3　短、長(zhǎng)管的水力計(jì)算
8.3.1　短管的水力計(jì)算
8.3.2　虹吸管的計(jì)算
8.3.3　水泵吸水管的計(jì)算
8.3.4　長(zhǎng)管的水力計(jì)算
8.3.5 離心泵的原理和選用
8.4　管網(wǎng)計(jì)算基礎(chǔ)
8.4.1 串聯(lián)管路
8.4.2　并聯(lián)管路
8.4.3　管網(wǎng)分類
8.5　水擊
8.5.1　水擊現(xiàn)象
8.5.2　水擊壓強(qiáng)計(jì)算
8.5.3 防止水擊危害的措施
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
9　明渠水流和堰流
9.1　明渠均勻流
9.1.1 明渠的分類
9.1.2 明渠均勻流的特征
9.1.3 明渠均勻流的計(jì)算公式
9.2　明渠均勻流的最優(yōu)斷面和允許流速
9.2.1　水力最優(yōu)斷面
9.2.2　渠道允許流速
9.2.3 明渠均勻流的水力計(jì)算
9.3　明渠流的兩種流態(tài)與佛汝德數(shù)
9.3.1　緩流、急流和臨界流
9.3.2　佛汝德數(shù)
9.3.3 斷面單位能量和臨界水深
9.4　明渠恒定非均勻漸變流的微分方程
9.4.1　微分方程
9.4.2　水面曲線分析簡(jiǎn)介
9.5　明渠非均勻漸變流水面曲線的計(jì)算
9.6　水躍與跌水
9.6.1　水躍及其計(jì)算
9.6.2　跌水
9.7　堰流
9.7.1　堰的定義和分類
9.7.2　薄壁矩形堰和三角形堰
9.7.3 寬頂堰
9.7.4 實(shí)用堰
9.7.5 小橋孔徑水力計(jì)算
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
10　滲流
10.1　滲流阻力定律
10.1.1　達(dá)西定律
10.1.2　素流的滲流阻力定律
10.1.3　滲透系數(shù)確定方法
10.2　單井的滲流計(jì)算
10.2.1 無(wú)壓恒定漸變滲流的基本公式
10.2.2　單井的滲流計(jì)算
10.3　滲流的基本微分方程和井群的滲流計(jì)算
10.3.1　滲流的基本微分方程
10.3.2 完全井的勢(shì)函數(shù)
10.3.3　井群的滲流計(jì)算
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
參考文獻(xiàn)