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第1章 基本概念 1

1.1流体力学的发展 1

1. 2两种基本流态——层流和湍流 5

1. 3流体的传输性质 9

1.4应变率张量和应力张量 12

1. 5广义牛顿定律 19

习题 22

第2章 流体力学的基本方程 23

2. 1表述流体运动的方法 23

2.2连续方程 26

2. 3运动方程 27

2.4能量方程 31

2. 5状态方程 35

2. 6纳维-斯托克斯方程的解析解 35

2.6.1平行流动 36

2. 6.2缓慢流动的纳维-斯托克斯方程的近似解 40

2. 6. 3滑动轴承内油膜的流动 44

习题 46

第3章 涡旋运动 48

3. 1涡旋运动的基本概念 48

3.2黏性流动中涡的传输方程 52

3.2. 1黏性流动中涡的传输方程 52

3. 2. 2黏性流动速度环量和涡通量的变化 53

3.3无黏性流动中涡的传输方程 55

3.3. 1开尔文定理 55

3.3.2拉格朗日涡保持性定理 56

3. 3. 3海姆霍兹涡面和涡管保持性定理 57

3.3.4海姆霍兹涡管强度保持性定理 58

3.4涡旋在不可压无黏性流动中引起的速度场 59

3.4. 1涡旋场感生的速度场 59

3.4.2涡线感生的速度场——比奥-萨瓦尔公式 61

3.4.3直涡线感生的速度场 62

3. 5常见的涡旋运动 64

3. 5. 1涡对 64

3.5.2卡门涡街 67

3.5. 3兰金组合涡 68

3. 6涡旋运动的产生、扩散和衰减 72

3. 6. 1无黏性非正压流体中涡旋运动的产生 72

3. 6. 2无黏性与体积力无势流体中涡旋运动的产生 73

3.6.3黏性流体中涡旋运动的产生、扩散和衰减 74

3. 7流体机械的涡旋流动 78

3. 7. 1轴流式叶轮中的二次流动和涡旋 78

3.7.2离心式叶轮中的二次流动和涡旋 79

3.7.3叶轮中的二次流动和涡旋的分析 80

3.7.4叶轮机械中的旋转涡带 81

习题 84

第4章 无黏性不可压缩流体的无旋运动 87

4.1无黏性不可压缩流体的无旋运动的基本方程 87

4.1.1无黏性不可压缩流体的无旋运动的速度势函数和基本方程 87

4.1.2速度势函数和无旋运动的性质 90

4.2平面运动的流函数 92

4.2.1平面运动 92

4.2.2不可压缩流体平面运动的流函数 93

4.3平面定常无旋运动的复势 97

4. 3. 1复势 98

4.3. 2平面基本流动的复势 99

4.4轴对称无黏性不可压缩流体的无旋运动——轴对称势流 106

4.4. 1不可压缩轴对称流动的流函数及其性质 108

4.4.2轴对称势流的势函数 110

4.5基本流动 111

4.5.1直线均匀流动 111

4.5.2源、汇流动 112

4.5.3偶极子流动 113

4.6平行流和偶极子的叠加及圆球绕流问题 114

4.7平行流和源汇连续分布的叠加、回转体无冲角绕流问题 116

习题 118

第5章 翼型绕流 120

5. 1翼型的几何特性和流体动力特性 120

5. 2翼型的动力特性 122

5.3物体绕流的保角变换方法 128

5.3. 1无分离流动保角变换方法的基本思想 128

5.3. 2物面变换 129

5.3. 3流动变换 134

5.4儒可夫斯基翼型绕流 137

5.4. 1复势与复速度 137

5.4.2不同环量的流谱 139

5.4.3库塔-儒可夫斯基假定：翼型环量的确定 141

5.4.4儒可夫斯基翼型上的升力 142

5.5任意柱形物体不脱体绕流问题 142

5.5. 1变换函数 143

5. 5. 2复势、复速度 143

5.5. 3任意柱形物体绕流环量的确定 144

5. 5.4勃拉休斯合力公式 145

5. 5. 5任意翼型的儒可夫斯基升力定理 146

5.6薄翼理论——奇点分布法 148

5.6. 1小冲角薄翼绕流问题 148

5.6.2诱导（扰动）流速 150

5.6. 3翼型基本方程 152

5. 6.4薄翼的动力特性 154

5. 6. 5薄翼绕流举例 155

5.7有限翼展机翼、诱导阻力 159

5.7. 1有限翼展机翼绕流的流动情况 159

5. 7. 2下洗诱导流速和诱导阻力 160

5. 7. 3升力系数曲线的展弦比换算 162

习题 164

第6章 叶栅绕流 166

6. 1概述 166

6.1.1叶栅的几何参数 166

6.1.2叶栅分类 167

6.1.3叶栅绕流问题的提法 168

6.2叶栅的绕翼型环量 169

6.2. 1叶栅进出口的水流参数 169

6.2. 2平面直列移动叶栅的绕翼型环量 170

6. 2. 3平面环列转动叶栅的绕翼型环量 172

6.2.4环量与栅前流动方向间的关系 172

6. 3流体绕直列叶栅流动时对翼型的作用力 173

6.3. 1理想流体绕直列叶栅流动时对翼型的作用力 173

6.3.2实际流体绕直列叶栅流动时对翼型的作用力 176

6. 3. 3叶栅效率 177

6.4叶栅特征方程 178

6.4. 1不动叶栅的特征方程式 178

6.4.2运动叶栅的特征方程式 181

6.5直列平板叶栅绕流的保角变换法 183

6. 5. 1来流速度平行于平板叶栅的无环量绕流 183

6. 5.2来流速度垂直于平板叶栅的无环量绕流 185

6. 5. 3纯环量绕流 186

6.5.4平板叶栅的任意绕流 187

6.5.5平板叶栅中环量的确定 187

6.6叶栅的动力特性系数 188

6. 6. 1叶栅的动力特性系数 188

6.6.2直列平板叶栅的升力修正系数 189

6. 6. 3任意翼型叶栅的升力修正系数 191

6. 7用奇点法求解直列薄翼叶栅绕流 191

6. 7. 1无限单涡列的诱导流场 192

6.7.2直列薄翼叶栅上分布涡的诱导流场 193

习题 197

第7章 风力机转轮空气动力学 199

7. 1风力发电机简介 199

7. 2风力机叶片空气动力学 201

7. 3理想风力机的一维动量理论 206

7.4经典叶素动量理论 212

7.5其他问题 216

习题 217

第8章 湍流基本理论 218

8. 1湍流的基本特征 218

8.2湍流平均运动的连续方程和动量方程 223

8. 3湍流能量方程 228

8.4湍流的半经验理论和零方程模型 234

8. 5 k-ε模型和应力模型 239

习题 243

第9章 内部流动 245

9.1圆管流动 245

9.2非圆截面的管流和弯曲管流 259

9. 3渠道湍流 264

习题 266

附录A常用物性参数表 268

参考文献 271