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第1章 绪论1

1.1流体力学的研究内容和方法2

1.2流体力学发展简史3

1.3流体的连续介质模型6

1.4量纲和单位8

1.5作用在流体上的力10

1.5.1质量力10

1.5.2表面力10

工程实例11

习题12

第2章 流体的物理特性13

2.1流体的重度14

2.2流体的压缩性和膨胀性15

2.2.1流体的压缩性15

2.2.2流体的膨胀性15

2.2.3可压缩流体和不可压缩流体16

2.3流体的粘性17

2.3.1牛顿内摩擦定律17

2.3.2粘度18

2.3.3牛顿流体和非牛顿流体20

2.3.4粘性流体和理想流体21

2.4液体的表面张力21

2.4.1表面张力21

2.4.2毛细现象23

工程实例24

习题25

第3章 流体静力学27

3.1流体的静压强28

3.2流体平衡微分方程30

3.2.1流体的平衡微分方程式30

3.2.2压强微分方程31

3.2.3等压面32

3.3压强的基准33

3.4静止流体中的压强分布33

3.4.1流体静力学基本方程式33

3.4.2流体静力学基本方程式的物理意义和几何意义34

3.4.3重力场中的压强分布35

3.4.4静压强分布图37

3.4.5可压缩流体中的压强分布37

3.5流体静压强的测量39

3.5.1气压计39

3.5.2测压管40

3.5.3 U形管测压计40

3.5.4差压计40

3.5.5微压计41

3.6流体的相对平衡42

3.6.1等加速水平直线运动43

3.6.2等角速转动44

3.7静止流体对壁面的作用力47

3.7.1静止流体作用在平面上的总压力47

3.7.2静止流体作用在曲面上的总压力51

3.7.3作用在液体中物体上的总压力54

工程实例55

习题56

第4章 流体运动学61

4.1描述流场的拉格朗日法和欧拉法62

4.1.1拉格朗日法62

4.1.2欧拉法63

4.1.3随体导数63

4.2速度场和加速度场64

4.2.1速度场65

4.2.2加速度场65

4.3关于流场的一些基本概念66

4.3.1一维、二维和三维流动66

4.3.2稳定流动和非稳定流动67

4.3.3均匀流动和非均匀流动67

4.3.4流场的几何描述67

4.4层流和湍流72

4.4.1雷诺实验72

4.4.2雷诺数73

4.5流体微团的运动分析74

4.5.1平动和线变形75

4.5.2角变形运动76

4.5.3旋转运动77

4.6流体的无旋流动和旋涡流动78

4.6.1无旋流动78

4.6.2旋涡流动79

工程实例81

习题82

第5章 流体动力学Ⅰ85

5.1控制体和系统87

5.2雷诺输运定理88

5.3连续性方程91

5.3.1连续性方程的推导91

5.3.2连续性方程的特殊形式91

5.3.3运动但不变形控制体94

5.4动量方程95

5.4.1惯性系中的动量方程95

5.4.2非惯性系中的动量方程96

5.5角动量方程97

5.5.1惯性系中的角动量方程97

5.5.2非惯性系中的角动量方程98

5.6能量方程99

5.6.1能量方程的推导99

5.6.2伯努利方程101

5.6.3总流的能量方程102

工程实例106

习题107

第6章 流体动力学Ⅱ113

6.1连续性方程114

6.2粘性流体的运动微分方程116

6.2.1运动方程的推导116

6.2.2纳维-斯托克斯方程118

6.3葛罗米柯-斯托克斯方程124

6.4理想流体流动125

6.4.1欧拉运动微分方程125

6.4.2伯努利方程126

6.4.3无旋流动的伯努利方程126

6.4.4速度势函数127

6.5平面势流128

6.5.1流函数128

6.5.2基本平面势流130

6.6简单势流的叠加134

6.6.1偶极流135

6.6.2螺旋流137

6.7流体对圆柱体的无环量绕流138

6.8流体对圆柱体的有环量绕流143

6.9流体绕圆球的流动147

工程实例151

习题152

第7章 相似原理与量纲分析155

7.1相似原理156

7.1.1相似概念157

7.1.2相似条件157

7.2量纲分析160

7.2.1量纲和谐原理160

7.2.2量纲分析的方法161

7.3模型试验164

7.3.1全面力学相似模型试验164

7.3.2近似模化法165

7.3.3方程分析法168

工程实例170

习题170

第8章 不可压缩流体的内部流动173

8.1流体在圆管中的层流流动174

8.2间隙中的层流流动177

8.2.1平行平板间隙流动178

8.2.2倾斜平板间隙流动180

8.2.3圆柱环形间隙流动182

8.3入口段与充分发展段的管内流动183

8.4流体在圆管中的湍流流动184

8.4.1基本概念184

8.4.2湍流流动的速度分布和切应力分布187

8.5管流水头损失191

8.5.1水头损失的基本概念191

8.5.2沿程水头损失192

8.5.3局部水头损失193

8.6沿程损失系数和局部损失系数194

8.6.1沿程损失系数194

8.6.2局部损失系数197

8.7孔口和管嘴恒定自由出流201

8.7.1薄壁小孔口恒定自由出流201

8.7.2圆柱外伸管嘴恒定自由出流203

工程实例208

习题209

第9章 不可压缩粘性流体的外部流动214

9.1边界层概念215

9.1.1基本概念215

9.1.2边界层的基本特征217

9.2边界层微分方程219

9.3边界层动量积分方程222

9.4平板边界层的近似计算224

9.4.1层流边界层的近似计算224

9.4.2湍流边界层的近似计算226

9.4.3混合边界层的近似计算227

9.4.4层流边界层和湍流边界层的特性对比229

9.5沿曲面的边界层及分离现象230

9.5.1绕曲面流动边界层的分离230

9.5.2卡门涡街232

9.6粘性流体绕小圆球的蠕流流动234

9.6.1斯托克斯阻力系数234

9.6.2颗粒在静止流体中的自由沉降238

9.7粘性流体绕流物体的阻力240

9.7.1摩擦阻力和压差阻力240

9.7.2减少粘性流体绕流物体阻力的措施241

9.7.3粘性流体绕流物体的升力242

工程实例243

习题243

第10章 可压缩流体的一维流动245

10.1音速和马赫数246

10.1.1音速246

10.1.2马赫数248

10.1.3微弱扰动波的传播249

10.2气体一维定常流动的基本方程250

10.2.1连续性方程251

10.2.2能量方程251

10.2.3运动方程252

10.3气体一维定常等熵流动的基本特性252

10.3.1滞止状态253

10.3.2临界状态253

10.3.3极限状态254

10.4喷管中的等熵流动255

10.4.1气流参数与截面的关系255

10.4.2喷管256

10.5有摩擦等截面管内的绝热流动258

10.6激波及其形成262

10.6.1马赫波262

10.6.2激波的形成262

10.6.3斜激波、正激波和脱体激波263

工程实例264

习题265

第11章 流体的测量267

11.1压强的测量268

11.1.1静压的测量269

11.1.2压强测量仪表270

11.1.3动态压强的测量273

11.2流速的测量275

11.2.1总压管275

11.2.2皮托管276

11.2.3三孔圆柱形探针277

11.2.4热线（膜）风速仪277

11.2.5激光多普勒测速仪279

11.3流量的测量280

11.3.1体积（质量）流量计280

11.3.2文丘里流量计280

11.3.3喷嘴流量计和孔板流量计281

11.3.4涡轮式流量计282

11.3.5电磁式流量计283

11.3.6容积式流量计283

工程实例284

习题285

第12章 计算流体力学简介286

12.1计算流体力学概述287

12.1.1概述287

12.1.2计算流体力学研究的基本思路与方法288

12.2控制方程290

12.2.1概述290

12.2.2边界条件294

12.2.3控制方程的数学特性294

12.2.4控制方程的离散化295

12.3有限差分法296

12.3.1有限差分法的概念296

12.3.2相容性、收敛性和稳定性298

12.4模型方程的差分格式299

12.4.1波动方程299

12.4.2热传导方程300

12.4.3无粘性伯格斯方程300

12.5几种流动的差分计算方法301

12.5.1无旋流动的差分计算301

12.5.2平板边界层的差分解法302

12.6有限体积法302

12.6.1有限体积法及其网格简介302

12.6.2求解一维稳态问题的有限体积法303

12.7常用的CFD商用软件简介305

工程实例308

习题309

参考文献310