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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 13

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 17

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

第3章 流体运动的描述 31

3.1流体力学中描述运动的方法 32

3.2迹线、流线和脉线 33

3.3流体质点的速度、加速度和物质导数 35

3.4雷诺输运定理 39

3.5雷诺输运定理和物质导数之间的关系 42

3.6不可压缩假设 44

3.7流体微团的运动与变形 46

3.7.1流体微团的线变形 50

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

第4章 流体动力学基本方程 55

4.1积分方法和微分方法 56

4.2连续方程 57

4.2.1积分形式的连续方程 57

4.2.2从积分方程得到微分方程 59

4.2.3对微控制体分析得到微分方程 60

4.3动量方程 64

4.3.1积分形式的动量方程 64

4.3.2微分形式的动量方程 66

4.4伯努利方程 74

4.5角动量方程 80

4.5.1积分形式的角动量方程 80

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

4.7定解条件 97

第5章 无粘流动和势流方法 101

5.1无粘流动的特点 102

5.2无粘旋涡运动 103

5.2.1粘性力产生涡量 108

5.2.2斜压流体中涡量的产生 109

5.2.3体积力无势时涡量的产生 110

5.3无旋流动和速度势 111

5.4平面势流简介 114

5.4.1均匀流动 114

5.4.2点源和点汇 114

5.4.3点涡 115

5.4.4偶极子 115

5.4.5均匀流绕圆柱流动 116

5.5平面势流的复势解法 118

5.5.1表达式更加简洁 118

5.5.2可以应用保角变换 119

5.5.3可以使用镜像法 120

5.6势流法的工程应用及现阶段的地位 121

第6章 粘性剪切流动 123

6.1粘性流体的剪切运动与流态 124

6.2层流边界层 126

6.2.1普朗特层流边界层方程 128

6.2.2边界层的几种厚度 134

6.2.3求解边界层问题的积分方法 138

6.3湍流边界层 144

6.4管道流动 150

6.4.1进口段 151

6.4.2完全发展段 153

6.5射流与尾迹 159

6.5.1射流 159

6.5.2尾迹 161

6.6边界层分离现象 162

6.7流动阻力和流动损失 168

6.7.1流动阻力 168

6.7.2流动损失 177

第7章 可压缩流动基础 187

7.1声速和马赫数 188

7.1.1声速 188

7.1.2马赫数 190

7.2定常绝能等熵流动关系式 192

7.2.1静参数与总参数 192

7.2.2临界状态和速度系数 197

7.2.3气动函数 201

7.3膨胀波、压缩波和激波 205

7.3.1流体中的压力波 205

7.3.2正激波 210

7.3.3斜激波 212

7.4等熵变截面管流分析 215

7.4.1收缩喷管 215

7.4.2拉瓦尔喷管 220

第8章 流动相似与无量纲数 225

8.1流动相似的概念 226

8.2无量纲数 227

8.2.1雷诺数 227

8.2.2马赫数 230

8.2.3斯特劳哈尔数 231

8.2.4弗劳德数 232

8.2.5欧拉数 233

8.2.6韦伯数 233

8.3控制方程的无量纲化 234

8.4流动建模与分析 236

8.4.1低速不可压缩流动 236

8.4.2高速可压缩流动 238

8.4.3生活中的例子——水花 239

第9章 一些流动现象的分析 241

9.1物体在外太空的形状——流体的特性 242

9.2覆杯实验的原理——与液体的不易压缩性有关 243

9.3气塞现象——气体的易压缩性 246

9.4气球放气时的推力——动量定理与力 248

9.5水火箭的推力——推力与介质无关 249

9.6涡轮喷气发动机的推力——作用在什么部件上？ 251

9.7总压的意义和测量——总压不是流体的性质 252

9.8压力随流速变化的理解——基于力或能量 255

9.9冲力与滞止压力——动量方程与伯努利方程的关系 257

9.10射流的压力——压力主导流动 260

9.11水龙头对流速的控制——管内总压决定射流速度 262

9.12捏扁胶管出口增加流速——总压决定射流速度 263

9.13吸气与吹气——压力主导流动 265

9.14建筑与风——复杂的三维非定常流动 266

9.15科恩达效应——粘性作用必不可少 269

9.16雨滴的形状——由表面张力和大气压力决定 271

9.17赛车中的真空效应——主要与来流速度相关 273

9.18质量越大射程越远——尺度效应 274

9.19河流倾向于走弯路——压力主导的通道涡 276

9.20旋转茶水中的茶叶向中心汇聚——也是通道涡 278

9.21河底的铁牛逆流而上——压力主导的马蹄涡 279

参考文献 281