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第1章 流体与流体力学 1

1.1 流体的概念 2

1.2 流体的一些性质 5

1.2.1 流体的粘性 5

1.2.2 液体的表面张力 11

1.2.3 气体的状态方程 12

1.2.4 气体的压缩性 14

1.2.5 气体的导热性 15

1.3 连续介质的概念 16

1.4 流体中的作用力 16

扩展知识 17

思考题 18

第2章 流体静止时的力 19

2.1 流体静止时的受力分析 20

2.2 重力作用下流体内部的压力分布 23

2.3 惯性力作用下流体内部的压力分布 26

2.4 流体与固体对力的传递的异同 28

扩展知识 30

思考题 32

第3章 流体运动的描述 33

3.1 流体力学中描述运动的方法 34

3.2 迹线和流线 35

3.3 流体质点的速度、加速度和物质导数 37

3.4 雷诺输运定理 41

3.5 雷诺输运定理和物质导数之间的关系 43

3.6 不可压缩假设 46

3.7 流体微团的运动与变形 47

3.7.1 流体微团的线变形 51

3.7.2 流体微团的整体旋转 52

3.7.3 流体微团的角变形 53

扩展知识 54

思考题 56

第4章 流体动力学基本方程 57

4.1 积分方法和微分方法 58

4.2 连续方程 59

4.2.1 积分形式的连续方程 59

4.2.2 从积分方程得到微分方程 61

4.2.3 对微控制体分析得到微分方程 62

4.3 动量方程 66

4.3.1 积分形式的动量方程 66

4.3.2 微分形式的动量方程 67

4.4 伯努利方程 75

4.5 角动量方程 81

4.5.1 积分形式的角动量方程 81

4.5.2 微分形式的角动量方程 82

4.6 能量方程 83

4.6.1 积分形式的能量方程 83

4.6.2 微分形式的能量方程 88

4.6.3 焓方程、熵方程、总焓方程和轴功 96

4.7 方程的求解 99

4.7.1 定解条件 99

4.7.2 流动方程的几个解析解 102

扩展知识 105

思考题 108

第5章 无粘流动和势流方法 109

5.1 无粘流动的特点 110

5.2 无粘旋涡运动 111

5.2.1 粘性力产生涡量 115

5.2.2 斜压流体中涡量的产生 117

5.2.3 体积力无势时涡量的产生 118

5.3 无旋流动和速度势 118

5.4 平面势流简介 120

5.4.1 均匀流动 121

5.4.2 点源和点汇 121

5.4.3 点涡 122

5.4.4 偶极子 122

5.4.5 均匀流绕圆柱流动 123

5.5 平面势流的复势解法 125

5.5.1 表达式更加简洁 125

5.5.2 可以应用保角变换 126

5.5.3 可以使用镜像法 126

5.6 势流法的工程应用及现阶段的地位 127

扩展知识 128

思考题 128

第6章 粘性剪切流动 129

6.1 粘性流体的剪切运动与流态 130

6.2 层流边界层 132

6.2.1 普朗特层流边界层方程 134

6.2.2 边界层的几种厚度 138

6.2.3 求解边界层问题的积分方法 143

6.3 湍流边界层 148

6.4 管道流动 154

6.4.1 进口段 155

6.4.2 完全发展段 157

6.5 射流与尾迹 162

6.5.1 射流 162

6.5.2 尾迹 164

6.6 边界层分离现象 165

6.7 流动阻力和流动损失 171

6.7.1 流动阻力 171

6.7.2 流动损失 180

扩展知识 188

思考题 192

第7章 可压缩流动基础 193

7.1 声速和马赫数 194

7.1.1 声速 194

7.1.2 马赫数 196

7.2 定常绝能等熵流动关系式 198

7.2.1 静参数与总参数 198

7.2.2 临界状态和速度系数 202

7.2.3 气动函数 206

7.3 膨胀波、压缩波和激波 209

7.3.1 流体中的压力波 209

7.3.2 正激波 213

7.3.3 斜激波 215

7.4 等熵变截面管流分析 219

7.4.1 收缩喷管 219

7.4.2 拉瓦尔喷管 223

扩展知识 228

思考题 230

第8章 流动相似与无量纲数 231

8.1 流动相似的概念 232

8.2 无量纲数 233

8.2.1 雷诺数 233

8.2.2 马赫数 236

8.2.3 斯特劳哈尔数 237

8.2.4 弗劳德数 237

8.2.5 欧拉数 238

8.2.6 韦伯数 239

8.3 控制方程的无量纲化 239

8.4 流动建模与分析 241

8.4.1 低速不可压缩流动 242

8.4.2 高速可压缩流动 243

8.4.3 生活中的例子——水花 244

扩展知识 245

思考题 246

第9章 一些流动现象的分析 247

9.1 物体在外太空的形状——流体的特性 248

9.2 覆杯实验的原理——与液体的不易压缩性有关 249

9.3 气塞现象——气体的易压缩性 252

9.4 气球放气时的推力——动量定理与力 253

9.5 水火箭的推力——推力与介质无关 255

9.6 涡轮喷气发动机的推力——作用在什么部件上？ 256

9.7 总压的意义和测量——总压不是流体的性质 257

9.8 收缩为何加速？——定常流动是平衡状态 260

9.9 冲力与滞止压力——动量方程与伯努利方程的关系 264

9.10 射流的压力——压力主导流动 266

9.11 水龙头对流速的控制——管内总压决定射流速度 268

9.12 捏扁胶管出口增加流速——总压决定射流速度 269

9.13 吸气与吹气——压力主导流动 272

9.14 建筑与风——复杂的三维非定常流动 273

9.15 科恩达效应——粘性作用必不可少 275

9.16 雨滴的形状——由表面张力和大气压力决定 277

9.17 赛车中的真空效应——主要与来流速度相关 279

9.18 质量越大射程越远——尺度效应 279

9.19 河流倾向于走弯路——压力主导的通道涡 282

9.20 旋转茶水中的茶叶向中心汇聚——也是通道涡 283

9.21 河底的铁牛逆流而上——压力主导的马蹄涡 284

9.22 列车通过引起的压力变化——不只是伯努利方程 286

9.23 机翼升力原理——科恩达效应是关键 289

9.24 热机的原理——利用工质的压缩性 294

9.25 压气机的增压原理——非定常压力做功 298

参考文献 302