流體力學(xué)

序
前言
第1章流體的物理性質(zhì)及流體靜力學(xué)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(xì)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(cè)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(xí)題24
第2章流體力學(xué)的基本方程30
2.1描述流體運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)中的基本概念34
2.2.1定常流動(dòng)和非定常流動(dòng)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(dòng)和非均勻流動(dòng)37
2.2.5一元流動(dòng)、二元流動(dòng)和三元流動(dòng)37
2.3連續(xù)性方程38
目錄流 體 力 學(xué)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(yùn)動(dòng)微分方程41
2.4.1理想流體的運(yùn)動(dòng)微分方程41
2.4.2黏性不可壓縮流體的運(yùn)動(dòng)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(shí)際流體總流的伯努利方程48
2.5.4理想流體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的伯努利方程49
2.5.5伯努利方程的應(yīng)用50
2.6動(dòng)量積分方程和動(dòng)量矩積分方程及其應(yīng)用52
2.6.1動(dòng)量積分方程52
2.6.2動(dòng)量矩積分方程52
2.6.3動(dòng)量積分方程和動(dòng)量矩積分方程的應(yīng)用53
習(xí)題57
第3章管流和邊界層概述61
3.1黏性流體運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)65
3.3.1過(guò)流斷面上流速的分布規(guī)律65
3.3.2流量計(jì)算66
3.3.3切應(yīng)力分布67
3.3.4沿程阻力損失67
3.4圓管中的湍流流動(dòng)68
3.4.1湍流脈動(dòng)現(xiàn)象及時(shí)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(yīng)力分布及斷面速度分布70
3.4.4圓管內(nèi)湍流運(yùn)動(dòng)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(kuò)大的局部阻力系數(shù)74
3.5.2常見(jiàn)障礙的局部阻力系數(shù)75
3.6管流水力計(jì)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(qiáng)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(jì)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(jìn)口流動(dòng)和充分發(fā)展的流動(dòng)86
習(xí)題88
第4章孔口出流與縫隙流動(dòng)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(dòng)97
4.5.1兩固定平行平板間的縫隙流動(dòng)97
4.5.2具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩平行平板間的縫隙流動(dòng)99
4.5.3具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(dòng)100
4.6.1同心圓環(huán)間的縫隙流動(dòng)100
4.6.2偏心圓柱環(huán)形縫隙流動(dòng)100
4.7平行圓板間的徑向?qū)恿髁鲃?dòng)103
4.7.1壓差流動(dòng)103
4.7.2擠壓流動(dòng)104
4.8傾斜平板之間的縫隙流動(dòng)105
習(xí)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(xué)相似110
5.1.2相似準(zhǔn)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(xí)題117
第6章可壓縮氣體的一元流動(dòng)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(dòng)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?dú)饬鞯幕咎匦?25
6.3.1滯止?fàn)顟B(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(dòng)128
6.4.1流動(dòng)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(dòng)134
6.5.1有摩擦?xí)r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(zhǎng)136
習(xí)題137
第7章旋渦基本理論139
7.1旋渦運(yùn)動(dòng)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(qiáng)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(dǎo)速度148
7.6.1畢奧-薩伐爾定律149
7.6.2誘導(dǎo)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(xí)題155
第8章不可壓縮勢(shì)流157
8.1速度勢(shì)和流函數(shù)157
8.1.1速度勢(shì)函數(shù)157
8.1.2流函數(shù)158
8.2不可壓縮勢(shì)流的基本方程和邊界條件160
8.2.1不可壓縮勢(shì)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(fù)勢(shì)與復(fù)速度163
8.4幾種基本的平面勢(shì)流及其疊加165
8.4.1均勻流165
8.4.2點(diǎn)源和點(diǎn)匯166
8.4.3點(diǎn)渦167
8.4.4勢(shì)流的疊加167
8.5圓柱體繞流170
8.5.1圓柱體無(wú)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(kù)塔-茹科夫斯基定理175
8.7.1庫(kù)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(yīng)181
8.8.4風(fēng)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(duì)速度勢(shì)、相對(duì)速度勢(shì)和牽連速度勢(shì)184
8.9.3圓柱體的附加質(zhì)量184
8.9.4一般情形185
習(xí)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(wú)限水深中的進(jìn)行波193
9.4有限水深中的進(jìn)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(xí)題209
第10章機(jī)翼理論210
10.1有限翼展機(jī)翼210
10.1.1機(jī)翼的幾何參數(shù)和術(shù)語(yǔ)210
10.1.2有限翼展機(jī)翼210
10.1.3下洗和誘導(dǎo)阻力211
10.2升力線理論213
10.2.1有限翼展機(jī)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(wú)扭轉(zhuǎn)機(jī)翼214
10.3展弦比換算式215
習(xí)題217
附錄部分習(xí)題參考答案218
參考文獻(xiàn)223