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第一部分 流体力学6

1 流体的物理性质6

1.1 流体的惯性和重力特性6

1.1.1 流体的惯性6

1.1.2 流体的重力特性7

1.2 流体的压缩性和热胀性8

1.2.1 液体的压缩性和热胀性8

1.2.2 气体的压缩性和热胀性9

1.3 流体的黏性10

1.4 表面张力13

1.5 汽化压强14

思考题与习题15

2 流体静力学16

2.1 作用在流体上的力16

2.1.1 表面力16

2.1.2 质量力17

2.2 流体静压强及其特性17

2.2.1 流体静压强的定义17

2.2.2 流体静压强的特性18

2.3 流体静压强的分布规律19

2.3.1 流体静压强基本方程式19

2.3.2 静压强基本方程式的意义21

2.3.3 等压面 连通器 帕斯卡定律22

2.4 压强的测量24

2.4.1 压强的两种计量基准24

2.4.2 压强的计量单位25

2.4.3 液柱式测压计27

2.5 作用于平面上的液体总压力30

2.5.1 总压力的大小和方向30

2.5.2 总压力的作用点32

2.6 作用于曲面上的液体总压力34

2.6.1 总压力的大小34

2.6.2 总压力的方向36

2.6.3 总压力的作用点36

思考题与习题37

3 一元流体动力学41

3.1 研究流体运动的两种方法41

3.1.1 拉格朗日法42

3.1.2 欧拉法42

3.2 描述流体运动的基本概念42

3.2.1 压力流与无压流42

3.2.2 恒定流与非恒定流43

3.2.3 流线与迹线43

3.2.4 一元流、二元流和三元流44

3.2.5 元流与总流44

3.2.6 过流断面、流量和断面平均流速45

3.2.7 均匀流与非均匀流、渐变流与急变流46

3.3 恒定流连续性方程式46

3.4 恒定流能量方程式48

3.4.1 元流能量方程49

3.4.2 总流能量方程50

3.4.3 能量方程式的意义及总水头线和测压管水头线的绘制52

3.4.4 能量方程的应用条件、解题的一般步骤及注意事项54

3.4.5 气流的能量方程56

3.5 流体动力学基本方程的应用58

思考题与习题63

4 流动阻力与能量损失66

4.1 流动阻力与能量损失的两种形式66

4.1.1 沿程阻力与沿程损失66

4.1.2 局部阻力与局部损失67

4.1.3 能量损失的计算公式67

4.2 两种流态与雷诺数68

4.2.1 流态实验68

4.2.2 流动形态与沿程损失的关系69

4.2.3 流动形态的判别标准——雷诺数69

4.3 均匀流动的沿程水头损失和基本方程式72

4.3.1 均匀流动的沿程水头损失72

4.3.2 均匀流基本方程73

4.3.3 圆管均匀流过流断面上切应力分布74

4.4 圆管中的层流运动74

4.4.1 圆管层流运动的特征74

4.4.2 圆管层流运动的流速分布75

4.4.3 圆管层流水头损失的计算76

4.5 紊流运动76

4.5.1 紊流特性与时均化76

4.5.2 黏性底层与紊流核心区78

4.6 尼古拉兹实验与莫迪图78

4.6.1 沿程阻力系数及其影响因素的分析78

4.6.2 尼古拉兹实验79

4.6.3 莫迪图80

4.7 局部损失82

4.7.1 局部损失的原因82

4.7.2 局部损失的计算84

4.7.3 减小阻力的措施89

4.8 绕流阻力与升力91

4.8.1 绕流运动与边界层的基本概念91

4.8.2 绕流阻力与升力92

思考题与习题94

5 管路计算97

5.1 简单管路的计算97

5.2 管路的计算101

5.2.1 串联管路101

5.2.2 并联管路101

5.2.3 分支管路103

5.3 有压管路中的水击103

5.3.1 水击现象103

5.3.2 防止水击危害的措施106

5.4 沿途均匀流管路的计算106

思考题与习题108

6 孔口、管嘴出流和气体射流110

6.1 孔口出流110

6.1.1 孔口自由出流111

6.1.2 孔口淹没出流111

6.1.3 孔口出流的应用113

6.2 管嘴出流114

6.2.1 圆柱形外管嘴的恒定出流114

6.2.2 其他形式的管嘴116

6.3 无限空间淹没紊流射流118

6.3.1 气体紊流射流的基本特性118

6.3.2 射流主体段运动参数的计算120

6.4 温差或浓差射流及射流弯曲122

6.4.1 温差或浓差射流123

6.4.2 射流弯曲125

思考题与习题127

7 流体测量129

7.1 静压测量129

7.2 毕托管测量流速130

7.3 测量速度的其他方法132

7.3.1 热线测速仪132

7.3.2 激光多普勒测速仪（LDV）132

7.3.3 粒子图像测速仪（PIV）132

7.3.4 水流计和风速仪133

7.3.5 漂浮测量133

7.3.6 照相和光学测量133

7.3.7 其他测速仪器与方法133

7.4 流量测量133

7.4.1 文丘里（Venturi）流量计134

7.4.2 喷嘴流量计136

7.4.3 孔板流量计137

7.5 测量流量的其他方法138

7.5.1 差压流量计（DP）138

7.5.2 容积流量计（PD）138

7.5.3 变面积流量计139

7.5.4 涡轮流量计139

7.5.5 电磁流量计139

7.5.6 超声（波）流量计140

7.5.7 涡街流量计140

7.5.8 质量流量计141

7.5.9 科里奥利流量计141

7.5.10 新型流量计141

思考题与习题142

8 明渠流动、堰流和渗流144

8.1 明渠流动概述144

8.1.1 明渠的几何性质144

8.1.2 明渠流动的特点146

8.2 明渠均匀流147

8.2.1 水力特征和形成条件147

8.2.2 过水断面的几何要素148

8.2.3 明渠均匀流基本公式及水力计算149

8.2.4 水力最优断面和允许流速150

8.3 明渠非均匀流基本概念151

8.3.1 明渠非均匀流的定义、形成及特征151

8.3.2 断面单位能量、临界水深及临界底坡151

8.3.3 明渠的流动状态154

8.3.4 水跃和水跌155

8.4 棱柱形明渠非均匀渐变流水面曲线分析156

8.4.1 微分方程156

8.4.2 水面曲线分析157

8.5 堰流基础160

8.5.1 堰流定义和特征160

8.5.2 堰与堰流分类161

8.5.3 堰流基本公式163

8.6 渗流概述164

8.6.1 渗流基本概念164

8.6.2 渗流简化模型164

8.6.3 达西定律与裘皮依公式164

8.6.4 井和井群165

思考题与习题168

第二部分 泵与风机173

9 泵与风机的构造及工作原理173

9.1 离心泵的基本构造及工作原理173

9.1.1 离心泵的主要零件173

9.1.2 离心式泵的管路及附件178

9.1.3 离心泵的工作原理179

9.1.4 常用离心泵179

9.2 离心风机的基本构造及工作原理180

9.2.1 离心风机的主要零件180

9.2.2 离心风机的工作原理183

9.2.3 离心风机的结构形式183

9.3 轴流泵与风机的基本构造及工作原理186

9.3.1 轴流泵与风机的基本构造186

9.3.2 轴流式泵与风机的工作原理187

思考题与习题188

10 泵与风机的基本理论189

10.1 泵与风机的基本性能参数189

10.2 离心式泵与风机的基本理论190

10.2.1 速度三角形190

10.2.2 离心泵与风机的基本方程式191

10.3 泵与风机的性能曲线196

10.3.1 离心式泵与风机的性能曲线196

10.3.2 轴流式泵与风机的性能曲线199

10.4 相似定律及比转数200

10.4.1 相似律200

10.4.2 比例律202

10.4.3 比转数202

10.4.4 相似律、比例律及比转数的实际应用204

思考题与习题206

11 泵与风机的运行和选型与使用管理207

11.1 管路特性曲线与工作点207

11.1.1 管路特性曲线207

11.1.2 泵或风机的工作点208

11.1.3 运行工况的稳定性209

11.2 泵的气蚀与安装高度210

11.2.1 气蚀及其危害210

11.2.2 泵的安装高度211

11.2.3 气蚀余量212

11.3 泵与风机的联合运行214

11.3.1 并联工作214

11.3.2 串联工作216

11.4 泵与风机的工况调节217

11.4.1 节流调节217

11.4.2 变速调节218

11.4.3 变角调节219

11.4.4 变径调节220

11.5 泵与风机的选用221

11.5.1 选用原则221

11.5.2 选用程序及注意事项221

11.5.3 水泵的选择方法及步骤222

11.5.4 风机的选择方法及步骤224

11.5.5 泵与风机选择实例229

11.6 常见故障的分析与排除231

11.6.1 离心式泵的使用、维护及其故障分析231

11.6.2 离心风机的安装、使用及其故障分析233

思考题与习题236

12 其他常用泵与风机238

12.1 往复泵238

12.2 管道泵240

12.3 水环式真空泵241

12.4 旋涡泵241

12.5 潜水泵242

12.6 深井泵243

12.7 贯流式风机244

思考题与习题246

部分习题答案247

参考文献250