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第一章 流体力学概论 1

第一节 流体力学的研究对象 1

第二节 流体的主要物理性质 2

一、密度与重度 2

二、可压缩性和热膨胀性 4

三、黏性 4

第三节 静止流体上的作用力 8

一、质量力 8

二、表面力 8

三、表面张力 9

第二章 流体静力学基础 11

第一节 平衡状态下流体的应力特征 11

一、表面力 12

二、质量力 12

第二节 流体的平衡微分方程式及其积分 13

一、流体平衡微分方程 13

二、平衡微分方程的积分 14

三、等压面 15

第三节 流体静力学基本方程 17

一、在重力作用下静止液体的压强分布 17

二、静止液体中的压强计算和等压面 18

三、静力学基本方程式的意义 18

四、绝对压强、表压强、真空度 19

第四节 压强的测量 20

一、测压管 20

二、U形测压管 21

三、杯式测压计 22

四、多支组合式U形管测压计 23

五、差压计 23

六、金属式测压计 24

第五节 静止流体对物体表面的压强合力 25

一、静止液体作用在平面壁上的压强合力 25

二、静止液体作用在曲面壁上的压强合力 27

第三章 流体动力学基础 29

第一节 描述流体运动的两种方法 29

一、拉格朗日法 29

二、欧拉法 30

三、质点加速度 31

第二节 流体运动的基本概念 32

一、迹线和流线 32

二、定常流动和非定常流动 34

三、流面、流管、流束与总流 34

四、过流断面、流量和断面平均流速 35

第三节 流体运动的连续性方程 36

一、系统与控制体 36

二、直角坐标系中的连续性方程 36

三、微元流束和总流的连续性方程 38

第四节 流体运动微分方程 39

一、无黏性流体运动微分方程式 39

二、黏性流体运动微分方程式 41

第五节 无黏性流体微元流束的伯努利积分 41

第六节 黏性流体总流的伯努利方程 44

一、黏性流体微元流束的伯努利方程 44

二、急变流和缓变流 45

三、平均流速与动能修正系数 45

四、总流的伯努利方程 46

第七节 测量流速和流量的仪器 48

一、皮托管测速原理 48

二、文丘里流量计 49

第四章 黏性流体运动及其阻力计算 51

第一节 流动运动的两种状态——层流与湍流 51

一、雷诺实验 51

二、不同流动状态的水头损失规律 52

三、流动状态的判别标准——雷诺数 54

四、湍流运动的基本特征 55

第二节 管内流动阻力的两种类型 56

一、过流断面与水力半径 56

二、流体运动与流动阻力的两种形式 57

第三节 圆管定常层流流动 58

一、圆管层流的运动常微分方程 58

二、圆管层流的速度分布和切应力分布 59

三、圆管层流流量和平均流速 60

四、圆管层流的沿程损失 61

第四节 圆管定常湍流流动 62

一、圆管湍流的速度分布 62

二、水力光滑管与水力粗糙管 62

三、圆管湍流的沿程损失 63

第五节 圆管流动沿程损失系数的确定 64

一、尼古拉兹实验 64

二、莫迪图 65

第六节 管路中的局部水头损失 66

一、管径突然扩大的局部损失 66

二、计算局部损失的普遍公式 68

三、水头损失的叠加原则 68

第五章 传热导论 70

第一节 概论 70

第二节 热量传递的三种基本方式和基本定律 70

一、热传导 71

二、热对流 71

三、热辐射 71

四、导热基本定律——傅里叶定律 72

五、对流传热基本定律——牛顿冷却公式 73

六、热辐射的基本规律 74

第三节 基本概念与定义 74

一、温度场 74

二、等温面与等温线 75

三、温度梯度 76

第四节 传热过程和传热系数 77

一、传热过程的计算与传热系数 77

二、传热热阻 78

第六章 导热基本定律及稳态导热 80

第一节 导热基本定律——傅里叶定律 80

一、导热机理 80

二、导热基本定律 80

三、导热系数 81

第二节 导热微分方程式及定解条件 83

一、导热微分方程 83

二、定解条件 86

第三节 典型一维稳态导热问题的分析解 87

一、通过平壁的导热 87

二、通过圆筒壁的稳态导热 91

第七章 非稳态导热 94

第一节 非稳态导热的基本概念 94

第二节 非稳态导热的数学模型 96

第三节 集中参数法的简化分析 98

第四节 典型一维物体非稳态导热的分析解 102

一、三种几何形状物体的温度场分析解 102

二、非稳态导热的正规状况分析解的简化以及工程计算方法 104

第八章 对流传热的理论基础 111

第一节 对流传热概论 111

一、对流传热的影响因素 111

二、对流传热现象的分类 113

三、对流传热的研究方法 113

四、如何从解得的温度场来计算表面传热系数 114

第二节 对流传热问题的数学描写 115

第三节 边界层的概念及边界层换热微分方程组 116

一、流动边界层 116

二、热边界层 119

三、边界层换热微分方程组 119

四、流体外掠等温平板传热的层流分析解 121

五、普朗特数的物理意义 121

第四节 相似原理与量纲分析 122

一、相似原理的基本内容 123

二、方程分析法 124

三、量纲分析法 125

四、相似原理的应用 126

第五节 圆管内湍流强制对流传热关联式 128

第六节 大空间自然对流传热的实验关联式 130

一、自然对流传热的特点 130

二、大空间自然对流传热的实验关联式 131

第九章 辐射传热理论基础与计算 133

第一节 热辐射的基本概念 133

第二节 黑体辐射基本定律 136

一、普朗克定律 137

二、维恩位移定律 138

三、斯忒藩－玻尔兹曼定律 138

四、兰贝特定律 141

第三节 实际固体和液体的辐射特性 143

一、实际物体的辐射力 144

二、实际物体的光谱辐射力 144

三、实际物体的定向辐射强度 145

第四节 实际物体的吸收比与基尔霍夫定律 148

一、实际物体的吸收比 148

二、灰体的概念 151

三、吸收比与发射率的关系——基尔霍夫定律 151

第五节 黑体面的辐射传热及角系数 153

一、两黑体表面的辐射传热计算 153

二、代数分析法求解角系数 157

第六节 组成封闭空间的两灰体间辐射传热 160

一、有效辐射 161

二、封闭空间内两灰体间的辐射传热 162

第七节 辐射传热的强化与削弱 164

第八节 气体的辐射特性和吸收特性 167

一、气体辐射的特点 167

二、气体的吸收定律——贝尔定律 168

参考文献 171

附录 172