工程流体力学(第2版)

前言
绪论
第1章流体的主要物理性质3
1.1连续介质概论3
1.2流体的密度和相对密度4
1.3流体的黏性5
1.3.1黏性产生的原因5
1.3.2牛顿内摩擦定律5
1.3.3流体的黏度6
1.3.4理想流体8
1.4流体的膨胀性和压缩性10
1.4.1体胀系数10
1.4.2压缩系数和体积弹性系数10
1.4.3不可压缩流体的概念11
本章小结12
思考与练习12
第2章流体静力学15
2.1作用在流体上的力15
2.1.1质量力15
2.1.2表面力16
2.1.3流体静压强16
2.2流体平衡微分方程17
2.2.1流体平衡微分方程的导出17
2.2.2质量力的势函数18
2.2.3等压面19
2.3重力场中的平衡流体20
2.3.1不可压缩流体的静压强基本公式20
2.3.2可压缩流体的静压强分布公式22
2.4静压强的计算与测量23
2.4.1静压强的计算单位23
2.4.2静压强的计算标准24
2.4.3静压强的测量24
2.5平衡流体对壁面的作用力27
2.5.1作用在倾斜平面上的总压力28
2.5.2作用在曲面上的总压力31
2.5.3作用在沉没物体上的总压力35
2.6流体在非惯性坐标系中的相对平衡35
2.6.1等加速水平直线运动容器中液体的相对平衡36
2.6.2等角速度旋转容器中液体的相对平衡36
本章小结38
思考与练习39
第3章流体动力学基础45
3.1研究流体流动的方法45
3.1.1拉格朗日法45
3.1.2欧拉法46
3.2流动的分类47
3.2.1定常流动和非定常流动47
3.2.2—维流动、二维流动和三维流动48
3.2.3均匀流和非均匀流48
3.2.4缓变流和急变流49
3.3用欧拉法描述流体运动的基本概念49
3.3.1流线49
3.3.2流管、流束、有效断面50
3.3.3流量51
3.3.4平均流速51
3.4系统与控制体51
3.5连续方程53
3.6实际流体的运动微分方程（纳维-斯托克斯方程）54
3.7能量方程58
3.8伯努利方程及其应用60
3.8.1伯努利方程的几何意义及物理意义60
3.8.2伯努利方程在工程实际中的应用61
3.9沿流线主法线方向压强和速度的变化63
3.10黏性流体总流的伯努利方程64
3.11动量方程与动量矩方程66
3.11.1惯性坐标系中的动量方程与动量矩方程66
3.11.2定常管流的动量方程66
3.11.3动量方程的应用67
3.12旋流、势流及涡74
3.12.1流体质点的变形与旋转运动74
3.12.2旋流、势流及涡的概念76
3.13点涡速度场的规律及其应用77
3.13.1点涡速度场的概念和模型77
3.13.2无旋流动的能量方程78
3.13.3圆周运动的压强与速度的关系79
3.13.4点涡速度场的规律80
3.13.5涡核内外部流场静压头及总水头80
3.13.6旋风分离器压强损失的分析82
3.14涡轮机械基本方程83
本章小结85
思考与练习85
第4章流体在圆管中的流动91
4.1雷诺实验91
4.1.1M流織流92
4.1.2流动状态的判定92
4.1.3沿程损失与速度的关系93
4.1.4水力直径的概念94
4.2圆管中的层流流动95
4.2.1流速分布和流量95
4.2.2平均流速和优选流速97
4.2.3层流的动能和动量修正系数97
4.2.4层流的沿程损失97
4.2.5管路进口起始段99
4.3圆管中的湍流流动99
4.3.1时均流动与脉动101
4.3.2混合长度理论102
4.3.3湍流的速度分布105
4.4管路流动的沿程阻力107
4.4.1尼古拉兹实验108
4.4.2莫迪图111
4.5管路流动的局部阻力115
4.5.1局部损失产生的原因115
4.5.2管路突然扩大的局部阻力116
4.5.3几种常用的局部阻力系数116
4.5.4局部损失一般表达式120
4.5.5局部阻力的相互干扰120
4.6管路计算121
4.6.1简单管路122
4.6.2串联管路123
4.6.3并联管路124
4.6.4管路特性126
4.7水击现象128
4.7.1水击的物理过程128
4.7.2水击压强和水击波的传播速度130
4.7.3防止水击危害的措施132
本章小结132
思考与练习133
第5章孔口出流与相似原理141
5.1孔口出流概述141
5.1.1薄壁孔口和厚壁孔口141
5.1.2自由出流和淹没出流142
5.1.3完善收缩和不完善收缩142
5.1.4恒定出流和非恒定出流143
5.2薄壁孔口恒定出流143
5.2.1薄壁孔口出流的速度和流量计算143
5.2.2孔口出流系数145
5.3厚壁孔口恒定出流145
5.3.1厚壁孔口出流的速度和流量146
5.3.2孔口出流系数146
5.3.3不同孔口出流系数148
5.4机械中的气穴现象150
5.4.1气穴与气蚀150
5.4.2节流气穴151
5.4.3泵进口处的气穴152
5.5相似原理152
5.5.1流体的力学相似153
5.5.2动力相似准则154
5.5.3近似模型法157
本章小结161
思考与练习161
第6章缝隙流动165
6.1平行平面缝隙165
6.1.1速度分布规律与流量165
6.1.2切应力与摩擦力166
6.1.3功率损失与很好缝隙167
6.2环形缝隙167
6.2.1同心环形缝隙167
6.2.2偏心环形缝隙168
6.3平行圆盘缝隙169
6.3.1放射流动169
6.3.2挤压流动170
6.4倾斜平面间的缝隙流动171
6.4.1缝隙间的速度分布171
6.4.2压强分布与流量172
6.4.3柱塞运动中的卡紧力173
6.4.4动压支撑的支撑力174
本章小结176
思考与练习176
第7章可压缩气体的一元流动180
7.1声速和马赫数180
7.1.1声速180
7.1.2马赫数182
7.2可压缩气体一元流动的基本方程184
7.2.1可压缩性气体总流的连续性方程184
7.2.2可压缩性气体的能量方程185
7.2.3可压缩性气体的运动方程186
7.3—元气体的流动特性186
7.3.1滞止状态和滞止参数186
7.3.2优选速度状态188
7.3.3临界状态和临界参数188
7.4气体在半截面管(喷管)中的流动189
7.4.1马赫数和截面面积的关系190
7.4.2渐缩喷管和拉瓦尔喷管191
本章小结195
思考与练习195
参考文献198