流體力學

前言

物質按集聚狀態(tài)不同，可以分為流體和固體兩類物質。流體和固體的分子結構和分子間作用力性質是不同的。流體不能抵抗任何力的作用，作用在流體上的力不撤銷，流體的變形將一直進行下去。真實流體都是有粘性的，流體的粘性是流體分子內摩擦的宏觀表現(xiàn)，是流體產生渦旋運動的內因。當流體運動產生變形時，流體粘性提供抗拒流體變形的阻力。人們將理想化的無粘性流體稱為理想流體。流體力學在宏觀尺度上考察流體的力學行為，是一門采用連續(xù)介質模型，研究流體的平衡和宏觀運動規(guī)律以及流體與其所接觸物體相互作用的學科。在連續(xù)性假定下，流體被看成是由連續(xù)分布的流體質點組成的連續(xù)介質。理論研究、實驗研究和數(shù)值計算是推動流體力學發(fā)展的三種研究方法。采用理論研究方法，首先是對流體及其運動進行合理簡化和近似，設計恰當?shù)睦碚撃Ｐ?；然后根?jù)物理普遍定律和流體力學公式，建立描寫流體運動規(guī)律的積分形式或微分形式封閉方程組，以及與之相應的初始條件和邊界條件，并利用數(shù)學工具分析求解方程組以揭示流體量的變化規(guī)律；最后將解與實驗或觀察比較，確定解的準確度及適應范圍。流體力學實驗研究主要是在風洞、激波管、水洞、水槽、水電比擬等設備．中進行模型試驗或實物試驗，能夠在與所研究的問題完全相同或大體相同的條件下進行觀測。盡管通過實驗得出的結果一般說來是可靠的，但是實驗方法往往要受模型尺寸的限制和邊界條件的影響。數(shù)值計算方法可以解決理論研究無法解決的復雜流動問題，和實驗相比所需的費用和時間都比較少，而且有較高的精度，因此計算流體力學已成為流體力學的重要分支學科。三種研究方法之間密切聯(lián)系，取長補短，彼此影響，相互促進。流體運動是宏觀現(xiàn)象，人們易于觀察和感知。19世紀水力學作為流體力學在工程上的應用得到高度發(fā)展，由于那個時期從事流體力學理論研究的學者都認為流體是沒有粘性的，因此得到的一些理想流體的理論結果與流體在工程中的實際應用發(fā)生矛盾。20世紀初德國人普朗特提出邊界層理論以后，才將理想流體的理論和粘性流體的工程應用統(tǒng)一起來，奠定了近代流體力學的基礎。流體力學從本質上講是非線性的，雖然一百余年來人類對流體力學的科學研究取得了大量重要成果，但是流體力學學科至今仍然包含著極為豐富、還未被人認識和理解的現(xiàn)象和規(guī)律。

內容概要

本書是一本利用較少學時介紹流體力學基本內容的入門教材。全書共分7章，內容包括：流體的物理屬性，流場及其張量表示方法，流體力學基本概念，流體力學基本方程組，流體流動守恒原理及其應用，理想不可壓縮流體的運動，粘性流體的流動。每章末附有一定數(shù)量的習題，并給出了答案?！　”緯菫榉橇黧w力學專業(yè)的高等學校工程學科專業(yè)學生編寫的40學時流體力學教材，可以作為建筑、機械、化工、水利等部門工程技術人員的參考書。

書籍目錄

第1章　流體的物理屬性　1.1　流體與連續(xù)介質假定　1.2　流體的密度、壓縮性和表面張力　1.3　流體分子的擴散性、粘性和導熱性　1.4　牛頓流體和非牛頓流體　1.5　流體平衡態(tài)熱力學　習題第2章　流場及其張量表示法　2.1　流場和標量函數(shù)的梯度　2.2　矢量函數(shù)的散度和旋度　2.3　張量表示法　2.4　二階張量　2.5　正交曲線坐標系　習題第3章　流體力學基本概念　3.1　作用在流體上的力　3.2　描述流體運動的方法　3.3　速度分解定理　3.4　變形速度張量　3.5　流體微團的運動分析　3.6　靜止流體中的壓力分布　習題第4章　流體力學基本方程組　4.1　物質積分的隨體導數(shù)　4.2　連續(xù)性方程　4.3　運動方程　4.4　能量方程　4.5　本構方程　4.6　流體力學基本方程組　習題第5章　流體流動守恒原理及其應用　5.1　流體流動守恒原理的一般描述　5.2　一維連續(xù)性方程及其應用　5.3　伯努利方程及其應用　5.4　動量定理和動量矩定理的應用　習題第6章　理想不可壓縮流體的運動　6.1　理想不可壓縮流體運動基本方程　6.2　二維無旋運動　6.3　基本無旋流　6.4　理想流體繞圓柱的流動　6.5　有旋運動　習題第7章　粘性流體的流動　7.1　粘性流體運動的性質和基本方程　7.2　流體動力相似原理　7.3　小雷諾數(shù)下的繞流　7.4　大雷諾數(shù)下的繞流　7.5　渦旋誘發(fā)振動　7.6　潤滑理論　7.7　圓管層流流動　習題附錄　SI單位參考文獻

章節(jié)摘錄

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