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第1章粘性流动的基本概念与方程1

1.1粘性流体流动1

1.1.1引言1

1.1.2粘性流动举例2

1.1.3流体的粘性7

1.2粘性流动的基本方程式9

1.2.1研究流体运动的两种方法9

1.2.2雷诺输运方程11

1.2.3连续方程12

1.2.4雷诺第二输运方程13

1.2.5动量方程13

1.2.6能量方程17

1.2.7粘性流动中一点的偏应力张量19

1.2.8粘性流动基本方程式20

1.2.9变形速率张量21

1.2.10本构方程24

1.2.11纳维-斯托克斯方程27

1.2.12纳维-斯托克斯方程的边界条件和初始条件28

1.3明槽流动的纳维-斯托克斯方程30

1.3.1不可压缩粘性流体在无界流场内的流动30

1.3.2纳维-斯托克斯方程中的压强项改变为流体动压强31

1.3.3明槽水流纳维-斯托克斯方程32

1.4粘性流动的相似律32

1.5涡量方程33

参考文献39

第2章纳维-斯托克斯方程的解40

2.1平行流动40

2.1.1库埃特流动41

2.1.2泊肃叶流动43

2.2运动平板引起的流动47

2.2.1突然加速平板引起的流动（斯托克斯第一问题）47

2.2.2振动平板引起的流动（斯托克斯第二问题）48

2.3平面驻点流动（希门茨流动50

2.4重力作用下的平行流动54

2.5平行平面间的脉冲流动56

2.6奇异摄动法举例58

2.7低雷诺数流动61

2.7.1斯托克斯方程62

2.7.2斯托克斯方程的一些基本解64

2.7.3绕过球体的均匀流动66

2.7.4奥辛近似69

2.8边界层流动71

参考文献76

第3章边界层微分方程式78

3.1边界层的基本特征78

3.2边界层微分方程式82

3.2.1二维平面边界层微分方程式82

3.2.2沿二维弯曲壁面及轴对称曲面的边界层方程85

3.3边界层厚度90

3.3.1边界层位移厚度90

3.3.2边界层动量损失厚度91

3.3.3边界层能量损失厚度92

3.3.4举例92

3.4边界层方程的相似性解93

3.5边界层的分离现象97

3.5.1分离现象97

3.5.2边界层流速分布特点与分离现象98

参考文献102

第4章边界层微分方程式的精确解103

4.1绕顺流放置平板的边界层流动103

4.2绕过楔形体的边界层流动114

4.3绕过柱体的边界层流动119

4.4顺流放置平板的尾流123

4.5平面层流射流127

4.6圆形层流射流132

4.7二维管道进口段流动135

参考文献136

第5章边界层微分方程式的近似解138

5.1边界层动量积分方程式与能量积分方程式138

5.2顺流放置平板边界层流动的近似解140

5.3二维边界层流动的卡门-波豪森近似方法144

5.4边界层方程近似解与精确解的比较151

参考文献154

第6章紊流155

6.1由层流到紊流的转捩156

6.1.1圆管流动的转捩156

6.1.2壁面边界层流动的转捩157

6.2层流稳定性理论159

6.2.1层流稳定性基本概念159

6.2.2奥尔-佐默费尔德方程161

6.2.3奥尔-佐默费尔德方程的主要特性163

6.2.4稳定性理论应用于顺流放置的平板边界层流动164

6.2.5曲壁面层流边界层的稳定性问题165

6.2.6影响层流稳定性的其他因素170

6.3猝发现象173

6.4紊流的统计平均方法178

6.4.1时间平均法（时均法）179

6.4.2空间平均法180

6.4.3统计平均法（系综平均法）180

6.4.4各态遍历假设182

参考文献184

第7章紊流的基本方程186

7.1紊流连续方程和雷诺方程186

7.2紊流能量方程189

7.2.1紊流瞬时流动的总能量方程189

7.2.2紊流时均的总能量方程190

7.2.3紊流时均流动部分的能量方程192

7.2.4紊流脉动部分的能量方程193

7.2.5能量方程的积分形式193

7.3紊流的涡量方程、旋涡的拉伸197

7.4紊流计算中的k方程与ε方程200

7.4.1紊流脉动动能方程k方程201

7.4.2紊流能量耗散率方程（ε方程）204

7.5紊流的半经验理论204

7.5.1涡粘性模型205

7.5.2混掺长度理论206

7.5.3涡量传递理论209

7.5.4卡门相似性理论210

7.5.5普适流速分布律213

7.6紊流的基本特性217

参考文献218

第8章紊流扩散与离散219

8.1分子扩散的菲克定律220

8.2移流扩散方程221

8.2.1移流扩散方程221

8.2.2扩散方程222

8.3随机游动与分子扩散223

8.4紊流扩散226

8.4.1泰勒紊流扩散理论226

8.4.2欧拉法紊流扩散方程229

8.5剪切流中的离散231

参考文献234

第9章紊动射流及尾流235

9.1射流及尾流235

9.2紊动射流及尾流的厚度和中心流速的沿程变化237

9.2.1恒定射流238

9.2.2尾流239

9.3平面紊动射流242

9.3.1微分方程解242

9.3.2动量积分解245

9.4圆形紊动射流247

9.4.1圆形紊动射流的流速分布247

9.4.2圆射流的紊动特性248

9.5单独物体后的平面尾流251

9.5.1平面尾流的流速分布251

9.5.2平面尾流的紊动特性254

参考文献256

第10章圆管紊流257

10.1圆管中的流速分布律258

10.2圆管紊流的阻力263

10.3粗糙圆管266

10.3.1管道流动按粗糙的分区267

10.3.2粗糙圆管的流速分布269

10.3.3粗糙圆管的阻力规律273

10.3.4实用管道273

10.4管流的紊动特性275

10.4.1管流中脉动流速与紊流切应力275

10.4.2圆管紊流的断面能量平衡278

10.4.3圆管紊流的频谱283

参考文献285

第11章紊流平板边界层286

11.1紊流平板边界层的流速分布与分区结构286

11.2紊流平板边界层的紊动特性291

11.3紊流平板边界层的能量平衡295

11.4紊流平板边界层的厚度和阻力299

11.5粗糙平板紊流边界层303

参考文献307

第12章明槽紊流308

12.1明槽紊流的分区结构与流速分布308

12.1.1二维明槽均匀紊流理论分析309

12.1.2分区结构与流速分布312

12.2明槽紊流的阻力315

12.3明槽紊流的紊动特性317

12.3.1涡粘度与混掺长度317

12.3.2紊流度319

12.3.3明槽紊流的能量平衡324

12.4粗糙壁面明槽紊流325

12.4.1粗糙壁面的理论零点325

12.4.2粗糙壁面明槽紊流的流速分布327

12.4.3粗糙壁面明槽紊流的紊流度分布328

12.4.4河流中的紊流330

参考文献331

附录场论与张量基本运算知识333

参考书目343

名词索引344

人名索引354