工程流體力學

第1章 緒論
1．1 流體力學的研究內容和研究方法
1．1．1 流體力學的研究內容
1．1．2 流體力學的研究方法
1．2 流體力學的起源與發(fā)展
1．3 流體力學在工程中的地位
1．4 流體的概念
1．5 流體的連續(xù)介質模型假設
1．6 流體的物理性質
1．6．1 流體的密度、重度和相對密度
1．6．2 流體的壓縮性和膨脹性
1．6．3 流體的黏性
1．6．4 表面張力
1．7 作用在流體上的力——表面力和質量力
1．7．1 表面力
1．7．2 質量力（體積力）
習題
第2章 流體靜力學
2．1 流體靜壓強特征及表示方法
2．1．1 流體靜壓強的特征
2．1．2 壓強的表示方法
2．2 流體平衡微分方程
2．2．1 流體平衡微分方程的建立
2．2．2 壓強差公式
2．2．3 勢函數
2．2．4 等壓面
2．3 重力作用下的流體平衡
2．3．1 靜力學基本方程
2．3．2 靜力學基本方程的物理意義和幾何意義
2．4 相對平衡狀態(tài)下流體內部壓強分布
2．4．1 水平等加速直線運動在液體的相對平衡
2．4．2 等角速旋轉容器中液體的相對平衡
2．5 靜止流體與固體壁面的相互作用
2．5．1 靜止流體作用在平面上的總壓力
2．5．2 靜止流體作用在曲面上的總壓力
2．5．3 壓力體及其組成
習題
第3章 流體力學基本方程
3．1 描述流體運動的方法
3．1．1 拉格朗日法
3．1．2 歐拉法
3．2 流體流動的分類
3．2．1 定常流動和非定常流動
3．2．2 一維、二維和三維流動
3．3 流體流動的基本概念
3．3．1 跡線和流線
3．3．2 流管和流束
3．3．3 緩變流和急變流
3．3．4 水力半徑
3．3．5 流量和平均流速
3．4 連續(xù)方程
3．4．1 一維流動連續(xù)方程
3．4．2 空間運動微分形式的連續(xù)方程
3．5 理想流體運動微分方程
3．6 伯努利方程及其應用
3．6．1 理想流體的伯努利方程
3．6．2 黏性流體總流的伯努利方程
3．6．3 伯努利方程在工程中的應用
3．6．4 垂直于流線方向的壓強和速度變化
3．7 定常流動的動量方程和動量矩方程
習題
第4章 理想流體有旋和無旋運動
4．1 流體微團運動分析
4．1．1 流體微團的速度分解式
4．1．2 速度分解的物理意義
4．1．3 有旋運動和無旋運動
4．2 速度勢和流函數
4．2．1 速度勢函數
4．2．2 流函數
4．2．3 流網
4．3 微分形式的連續(xù)方程
4．4 理想流體運動方程
4．4．1 理想流體運動方程推導
4．4．2 定解條件
4．4．3 正壓流體
4．5 理想流體運動方程的積分
4．5．1 歐拉積分
4．5．2 伯努利積分
4．6 漩渦理論基礎
4．6．1 基本概念
4．6．2 速度環(huán)量、斯托克斯定理
4．6．3 湯姆孫定理、亥姆霍茲三定理
4．6．4 二元漩渦的速度和壓強分布
4．7 簡單的平面勢流及疊加
4．7．1 幾種簡單的平面勢流
4．7．2 平面勢流的疊加
4．8 流體對圓柱體的繞流
4．8．1 勻速繞流圓柱體的平面流動
4．8．2 勻速繞流圓柱體有環(huán)流的平面流動
4．9 流體通過葉柵的流動
習題
第5章 黏性流體動力學
5．1 黏性流體的剪切運動與流態(tài)
5．2 黏性流體運動微分方程
5．2．1 作用在流體上的應力分析
5．2．2 應力形式的運動微分方程
5．2．3 廣義牛頓內摩擦定律
5．2．4 黏性流體運動微分方程——NavierStokes方程
5．2．5 能量方程
5．3 不可壓縮流體的層流流動
5．3．1 平行平板間流體層流流動
5．3．2 流體動力潤滑
5．3．3 環(huán)形管道中流體的層流流動
5．3．4 流體繞過圓球小雷諾數的層流流動
5．4 射流與尾跡
5．4．1 射流
5．4．2 尾跡
5．5 流動阻力與流動損失
5．5．1 流動阻力
5．5．2 流動損失
習題
第6章 邊界層理論
6．1 邊界層理論概述
6．1．1 邊界層理論的形成與發(fā)展
6．1．2 邊界層理論存在的問題
6．1．3 邊界層理論的發(fā)展
6．2 邊界層理論的引入
6．3 邊界層基礎理論
6．3．1 邊界層理論的概念
6．3．2 邊界層的主要特征
6．3．3 邊界層分離
6．3．4 層流邊界層和紊流邊界層
6．3．5 邊界層厚度
6．4 邊界層理論的應用
6．4．1 邊界層理論在低比轉速離心泵葉片設計中的應用
6．4．2 邊界層理論在高超聲速飛行器氣動熱工程算法中的應用
6．4．3 基于邊界層理論的葉輪的仿真
6．5 湍流邊界層中的傳熱
6．5．1 湍流邊界層能量方程的求解
6．5．2 熱邊界層的壁面定律——湍流能量方程的解
6．5．3 恒定自由流、定壁溫條件下的湍流傳熱解
6．5．4 散逸湍流邊界層
6．5．5 表面粗糙度的影響
習題
第7章 氣體的一元流動
7．1 氣體的特性
7．1．1 氣體體積的變化
7．1．2 氣體的黏度變化
7．1．3 雙氣體靜力學歐拉平衡方程
7．2 氣體的基本方程
7．2．1 氣體的Bernoulli方程的基礎理論
7．2．2 氣體的Bernoulli方程的描述和應用
7．3 聲速和馬赫數
7．3．1 聲速
7．3．2 馬赫數
7．3．3 氣體流速與密度的關系
7．3．4 氣體流速與流道斷面積的關系
7．4 氣體在管道中的等溫流動
7．4．1 基本方程
7．4．2 流動特征分析
7．5 氣體在絕熱管道中的流動
7．5．1 基本方程
7．5．2 流動特征分析
7．6 氣體的兩種狀態(tài)
7．6．1 滯止參數
7．6．2 臨界狀態(tài)參數
7．7 噴管的計算和分析
7．7．1 收縮噴管
7．7．2 拉瓦爾噴管
7．8 氣體射流
7．8．1 自由射流的基本規(guī)律
7．8．2 兩種自由射流相遇
7．8．3 同心射流的混合
7．8．4 限制射流特點
7．9 噴射器
7．9．1 噴射器的基本原理
7．9．2 噴射器的效率及合理尺寸
7．9．3 關于噴射式燒嘴的力學計算
7．9．4 關于噴射式燒嘴的噴射比及自動化比例
習題
第8章 流動阻力和能量損失
8．1 沿程損失和局部損失
8．1．1 流動阻力和能量損失的分類
8．1．2 能量損失的計算公式
8．2 層流、紊流與雷諾數
8．2．1 雷諾實驗
8．2．2 兩種流態(tài)的判別標準
8．2．3 流態(tài)分析
8．2．4 黏性底層
8．3 管道中層流的速度分布
8．3．1 均勻流基本方程
8．3．2 圓管層流的速度分布、沿程損失
8．4 圓管內湍流的運動特征
8．4．1 紊流運動的特征
8．4．2 紊流切應力、普朗特混合長度理論
8．4．3 圓管紊流流速分布
8．5 沿程阻力及其影響因素
8．5．1 沿程阻力系數及其影響因素的分析
8．5．2 尼古拉茲實驗
8．5．3 沿程阻力系數氳募撲愎?
8．6 局部阻力及其影響因素
8．6．1 局部水頭損失發(fā)生的原因
8．6．2 彎管的局部損失
8．6．3 三通的局部損失
8．6．4 圓管突然擴大的局部水頭損失
8．6．5 各種管路配件的局部阻力系數
習題
第9章 量綱分析與相似原理
9．1 量綱與物理方程的量綱齊次性
9．1．1 物理量的類別和量綱
9．1．2 量綱齊次性原理
9．2 量綱分析與鴝ɡí
9．2．1 鴝ɡí
9．2．2 量綱分析法
9．3 流動相似與相似準則
9．3．1 流動相似
9．3．2 相似準則
9．4 相似準則數的確定
9．5 常用的相似準則數
9．6 模型實驗與相似原理
9．6．1 模型實驗
9．6．2 相似原理
9．6．3 關于相似原理的討論
習題
第10章 一些流動現象的分析
10．1 物體在外太空的形狀——流體的特性
10．2 覆杯實驗的原理——與液體的不易壓縮性有關
10．3 氣塞現象——氣體的易壓縮性
10．4 氣球放氣時的推力——動量定理與力
10．5 水火箭的推力——推力與介質無關
10．6 渦輪噴氣發(fā)動機的推力——作用在什么部件上
10．7 總壓的意義和測量——總壓不是流體的性質
10．8 壓力隨流速變化的理解——基于力或能量
10．9 沖力與滯止壓力——動量方程與伯努利方程的關系
10．10 射流的壓力——壓力主導流動
10．11 水龍頭對流速的控制——管內總壓決定射流速度
10．12 捏扁膠管出口增加流速——總壓決定射流速度
10．13 吸氣與吹氣——壓力主導流動
10．14 建筑與風——復雜的三維非定常流動
10．15 科恩達效應——黏性作用必不可少
10．16 雨滴的形狀——由表面張力和大氣壓力決定
10．17 賽車中的真空效應——主要與來流速度相關
10．18 質量越大射程越遠——尺度效應
10．19 河流傾向于走彎路——壓力主導的通道渦
10．20 旋轉茶水中的茶葉向中心匯聚——通道渦
10．21 河底的鐵牛逆流而上——壓力主導的馬蹄渦
附錄
附錄1 水的黏性系數
附錄2 空氣的黏性系數
參考文獻