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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