湍流新理论及其应用

《湍流新理论及其应用》为冶金工业出版社出版。

《湍流新理论及其应用》主要介绍了边层流、湍流形成机理与湍流运动、湍流运动基本方程组、有压管道湍流运动、矩形明渠湍流、平板近壁流、不可压缩流体管道进口段、可压缩湍流管道流动和定常湍流边界层等内容。《湍流新理论及其应用》适合于从事湍（紊）流科研的工作者阅读，也可作为本科和研究生的教学用书，同时对从事冶金、化工、水利专业的工程技术人员也有参考价值。

1 边层流
1.1 边层流区与层外流区的提出
1.2 边界层与边层流、层外流的区别
1.3 层流边层流与湍流边层流的理论作用
1.4 层流边层流
1.4.1 层流边层流的形成
1.4.2 层流边层流的划分
1.5 湍流边层流
1.5.1 湍流边层流的定义
1.5.2 湍流边层流的划分
1.6 概念梳理
1.7 连续性问题

2 湍流形成机理与湍流运动
2.1 概述
2.2 层流转变为湍流过程
2.2.1 有压管道充分发展段
2.2.2 有压管道进口段
2.2.3 明渠
2.2.4 平板边界层
2.3 湍流状态
2.3.1 有压管道充分发展段
2.3.2 有压管道进口段
2.3.3 明渠
2.3.4 平板边界层
2.4 流态判别方法
2.5 能量方程
2.6 涡旋直径与转速关系

3 湍流运动基本方程组
3.1 湍流系统积分方程组
3.1.1 系统质量守恒积分方程
3.1.2 系统动量守恒积分方程
3.1.3 系统动量矩守恒积分方程
3.1.4 系统能量守恒积分方程
3.2 湍流第一输运公式
3.3 不可压缩湍流积分方程组
3.3.1 质量守恒积分方程
3.3.2 动量守恒积分方程
3.3.3 动量矩守恒积分方程
3.3.4 能量守恒积分方程
3.4 不可压缩湍流微分方程组
3.4.1 连续性微分方程
3.4.2 动量微分方程
3.4.3 动量矩微分方程
3.4.4 能量微分方程
3.5 湍流第二输运公式
3.6 可压缩湍流积分方程组
3.6.1 质量守恒积分方程
3.6.2 动量守恒积分方程
3.6.3 动量矩守恒积分方程
3.6.4 能量守恒积分方程
3.7 广义牛顿定律
3.8 湍流剪应力的分解
3.9 涡旋公式分解
3.10 附加剪应力涡旋平移速度及其图解
3.10.1 附加剪应力以涡旋平移速度表示
3.10.2 涡旋平移速度图解说明
3.11 涡旋平行连续相速度公式
3.12 涡旋垂直无旋流速度公式
3.13 涡旋平移速度自积
3.14 附加剪应力以连续相速度表示
3.15 涡旋平移速度表达式
3.16 层流不可压缩运动微分方程组
3.16.1 连续性方程
3.16.2 动量方程
3.16.3 动量矩方程
3.16.4 能量方程
3.17 层流可压缩运动微分方程组
3.17.1 连续性方程
3.17.2 动量方程
3.1 7.3 动量矩方程
3.1 7.4 能量方程
3.1 8湍流不可压缩运动微分方程组
3.1 8.1 连续性方程
3.1 8.2 动量方程
3.1 8.3 动量矩方程
3.1 8.4 能量方程
3.1 9湍流可压缩运动微分方程组
3.1 9.1 连续性方程
3.1 9.2 动量方程
3.1 9.3 动量矩方程
3.1 9.4 能量方程

4 有压管道湍流运动
4.1 湍流圆形管道断面速度分布
4.2 湍流圆形管道涡旋体积分数φ分析
4.2.1 涡旋产生横向运动条件
4.2.2 涡旋产生横向运动地带
4.2.3 涡旋产生横向运动的频率-厂
4.2.4 涡旋体积分数φ计算公式推导
4.3 圆形管道湍流度确定方法
4.4 湍流矩形管道断面速度分布
4.5 湍流矩形管道涡旋体积分数φ分析
4.5.1 涡旋产生频率f
4.5.2 粗糙分布密集型涡旋体积分数φ公式

5 矩形明渠湍流
5.1 断面速度分布
5.2 边层流界面位置确定
5.3 涡旋旋转速度确定
5.4 确定涡旋体积分数φ计算公式

6 平板近壁流
6.1 平板近壁流流态判别准数
6.2 明渠层流近壁流
6.3 明渠湍流近壁流
6.4 有压管道平板近壁层流运动
6.5 有压管道近壁湍流运动

7 不可压缩流体管道进口段
7.1 层流圆形管道进口段
7.1.1 运动控制方程与边界条件
7.1.2 初步确定进口段速度分布
7.1.3 确定进口段长度
7.1.4 确定理想流体与实际流体运动分界线δ(x)
7.1.5 最终确定速度分布
7.1.6 压力变化公式
7.2 层流矩形管道进口段
7.2.1 运动控制方程及边界条件
7.2.2 实际流体运动区速度分布初选
7.2.3 理想流体与实际流体分界线方程
7.2.4 确定理想流体与实际流体分界线δy和δz
7.2.5 确定进口段长度的方法
7.2.6 流体速度分布最后确定
7.2.7 压力变化
7.3 不可压缩湍流圆形管道进口段
7.3.1 运动控制方程与边界条件
7.3.2 进口段速度分布
7.3.3 确定进口段长度L与α
7.3.4 最后确定实际流体运动区速度分布
7.3.5 确定理想流体与实际流体分界线δ(x)
7.3.6 压力变化(无因次)
7.3.7 实际流体运动区断面平均速度与位置
7.3.8 边层流界面上涡旋旋转速度
7.3.9 边层流界面上涡旋径向速度ur
7.3.1 0涡旋体积分数
7.3.1 l解决进口段问题的第二种方法
7.4 不可压缩湍流矩形管道进口段
7.4.1 运动控制方程与边界条件
7.4.2 速度分布
7.4.3 进口段长度
7.4.4 理想流体与实际流体运动分界线δ(x，y，z)
7.4.5 压力变化
7.4.6 实际流体运动区断面平均速度与位置
7.4.7 边层流界面上涡旋旋转速度
7.4.8 边层流界面涡旋横向分速度
7.4.9 涡旋体积分数

8 可压缩湍流管道流动
8.1 可压缩湍流圆形管道进口段分析
8.1.1 运动控制方程与边界条件
8.1.2 可压缩湍流管道无进口段
8.2 可压缩湍流管道进口段
8.2.1 可压缩湍流圆形管道进口段
8.2.2 可压缩湍流矩形管道进口段
8.3 可压缩湍流变质量流量管道流动
8.3.1 等温圆形管道
8.3.2 绝热圆形管道
8.3.3 等温矩形管道
8.3.4 绝热矩形管道

9 定常湍流边界层
9.1 定常层流平板边界层
9.1.1 无压力变化层流平板边界层
9.1.2 有压力变化层流平板边界层
9.2 不可压缩湍流无压力变化平板边界层
9.2.1 运动控制方程与边界条件
9.2.2 确定边界层厚度δ(x)与速度分布
9.2.3 边层流厚度YR(x)
9.2.4 边层流界面上涡旋旋转速度与垂直于流向的速度
9.2.5 涡旋体积分数
9.3 不可压缩湍流有压力变化平板边界层
9.3.1 运动控制方程与边界条件
9.3.2 运动控制方程与边界条件无因次化
9.3.3 建立流量守恒方程
9.3.4 确定速度分布
9.3.5 理想流体与实际流体运动分界线δ(x)
9.3.6 确定参变量n
9.3.7 理想流体与实际流体速度对接
9.4 可压缩湍流无压力变化平板边界层
9.4.1 运动控制方程与边界条件
9.4.2 运动控制方程与边界条件无因次化
9.4.3 确定边界层内速度分布
9.4.4 确定温度分布
9.5 可压缩湍流有压力变化平板边界层
9.5.1 流场情况分析
9.5.2 运动控制方程与边界条件
9.5.3 确定速度分布
9.5.4 确定速度边界层厚度δ(x)
9.5.5 确定温度分布

    成机理与湍流运动
    2.1  概述
    本章以**章提出的边层流概念为出发点，分析湍流形成机理与湍流运动特点。由于外界条件与边界条件的不同，其湍流形成机理与湍流状态的特征也有所差异。因此，须对有压管道流动充分发展段、管道流动进口段、平板边界流动和明渠流动几种情况分别地加以讨论。

    讨论问题是基于流体力学中有关概念、公式和定理进行的；因此要用到物理学中一些力学定律，并结合具体边界条件，综合地进行分析与讨论。
    2.2  层流转变为湍流过程
    由流体力学雷诺实验可知，当沿管道中运动的红色流线破碎时，说明整个管道已形成湍流。这表明流动中出现的微团，除有沿主流方向运动的分速度外，还有垂直于主流方向运动的分速度。这个微团是怎么产生的？以力学的观点来分析，这个微团一定受到垂直于主流方向的力，当这个力足以服微团的惯性力时，它就出现这个垂直于主流方向的分速度。