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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