工程流體力學(xué)

內(nèi)容概要

　　《工程流體力學(xué)》融合了國(guó)內(nèi)外最新教材的特點(diǎn)，側(cè)重于基礎(chǔ)性和工程應(yīng)用性。主要介紹了流體靜力學(xué)中流體靜止或相對(duì)靜止時(shí)流體內(nèi)壓力分布、壓力測(cè)量、作用在平面和曲面上的靜壓力；流體運(yùn)動(dòng)學(xué)中流場(chǎng)、流線(xiàn)、速度分布、有旋與無(wú)旋流動(dòng)、流函數(shù)、勢(shì)函數(shù)和流網(wǎng)；流體動(dòng)力學(xué)中不可壓縮流體與可壓縮流體的質(zhì)量、能量和動(dòng)量守恒定律，以及這些定律在管道內(nèi)部和物體外部流動(dòng)中的實(shí)際應(yīng)用?！　　?1世紀(jì)能源與動(dòng)力系列教材：工程流體力學(xué)》可以作為能源動(dòng)力工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程、環(huán)境工程、機(jī)械工程、石油和化學(xué)工程、航空航天工程以及生物工程等專(zhuān)業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)的教材，還可以作為從事與流體流動(dòng)相關(guān)的研究和應(yīng)用的工程技術(shù)人員的參考資料。

書(shū)籍目錄

主要符號(hào)表0 引言0.1 流體力學(xué)的應(yīng)用0.2 流體力學(xué)的內(nèi)容及發(fā)展0.3 工程流體力學(xué)的學(xué)習(xí)1 流體性質(zhì)1.1 流體的定義1.2 密度與可壓縮性1.3 理想氣體及狀態(tài)方程1.4 粘性1.5 表面張力1.6 液體的蒸汽壓力本章小結(jié)習(xí)題2 流體靜力學(xué)2.1 作用在流體上的力2.1.1 質(zhì)量力2.1.2 表面力2.2 流體靜壓力及其特性2.2.1 流體靜壓力2.2.2 流體靜壓力的特性2.3 流體的平衡微分方程2.3.1 流體的平衡微分方程2.3.2 力的勢(shì)函數(shù)和有勢(shì)力2.3.3 等壓面2.4 重力場(chǎng)中流體的平衡2.4.1 靜力學(xué)基本方程式2.4.2 靜力學(xué)基本方程式的物理意義與幾何意義2.4.3 絕對(duì)壓力相對(duì)壓力真空2.5 非慣性坐標(biāo)系中液體平衡2.5.1 等加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)容器內(nèi)液體的相對(duì)平衡2.5.2 等角速度旋轉(zhuǎn)容器中液體的相對(duì)平衡2.6 液柱式測(cè)壓計(jì)2.6.1 測(cè)壓管2.6.2 U形管測(cè)壓計(jì)2.6.3 U形管差壓計(jì)2.6.4 傾斜微壓計(jì)2.7 靜止液體作用在平面上的總壓力2.7.1 總壓力的大小2.7.2 總壓力的作用點(diǎn)2.8 靜止液體作用在曲面上的總壓力2.8.1 總壓力的大小和方向2.8.2 總壓力的作用點(diǎn)2.8.3 壓力體2.9 浮力原理本章小結(jié)習(xí) 題3 流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)3.1 流場(chǎng)及其描述方法3.2 流動(dòng)的分類(lèi)3.2.1 按流體性質(zhì)分類(lèi)3.2.2 按與時(shí)間的關(guān)系分類(lèi)3.2.3 按與空間的關(guān)系分類(lèi)3.2.4 按運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分類(lèi)3.3 流體流動(dòng)的基本術(shù)語(yǔ)和概念3.3.1 跡線(xiàn)3.3.2 流線(xiàn)3.3.3 流管、流束和總流3.3.4 過(guò)流斷面及水力要素3.3.5 流量和平均流速3.3.6 穩(wěn)定流動(dòng)的類(lèi)型3.4 系統(tǒng)與控制體3.4.1 系統(tǒng)與控制體的概念3.4.2 系統(tǒng)內(nèi)的某種物理量對(duì)時(shí)間的全導(dǎo)數(shù)公式3.5 一維流動(dòng)的連續(xù)性方程3.6 理想流體一維穩(wěn)定流動(dòng)伯努里能量方程3.6.1 歐拉方程3.6.2 伯努里方程3.6.3 理想流體一維穩(wěn)定流動(dòng)能量方程的物理意義和幾何意義3.6.4 理想流體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的伯努里方程3.7 沿流線(xiàn)主法線(xiàn)方向的壓力和速度變化3.8 粘性流體總流的伯努里方程3.8.1 粘性流體微元流束的伯努里方程3.8.2 粘性流體總流的伯努里方程3.8.3 恒定氣體流動(dòng)的伯努里方程3.9 伯努里方程的應(yīng)用3.10 動(dòng)量方程與動(dòng)量矩方程3.10.1 動(dòng)量方程3.10.2 動(dòng)量矩方程本章小結(jié)習(xí)題4 量綱分析與相似原理4.1 單位和量綱4.2 相似性原理4.2.1 幾何相似4.2.2 運(yùn)動(dòng)相似4.2.3 動(dòng)力相似4.3 相似準(zhǔn)則數(shù)4.3.1 歐拉（Eu）數(shù)4.3.2 弗汝德（Fr）數(shù)4.3.3 雷諾（Re）數(shù)4.3.4 馬赫（Ma）數(shù)4.3.5 韋伯（We）數(shù)4.4 近似模型試驗(yàn)4.5 量綱分析4.5.1 瑞利法4.5.2 π定理本章小結(jié)習(xí)題5 管內(nèi)不可壓縮流體流動(dòng)5.1 管內(nèi)層流流動(dòng)及粘性摩擦損失5.1.1 層流與湍流流動(dòng)5.1.2 等截面管道內(nèi)沿程能量損失5.1.3 圓管道內(nèi)切應(yīng)力分布5.1.4 圓管道內(nèi)層流流動(dòng)及粘性摩擦損失5.1.5 層流流動(dòng)入口段長(zhǎng)度5.2 湍流流動(dòng)及沿程摩擦阻力計(jì)算5.2.1 湍流旋渦粘度與混合長(zhǎng)度理論5.2.2 湍流流動(dòng)中的粘性底層5.2.3 湍流流動(dòng)中的速度分布5.2.4 沿程摩擦阻力系數(shù)計(jì)算5.2.5 摩擦系數(shù)曲線(xiàn)圖（莫迪Moody圖）5.3 簡(jiǎn)單管道內(nèi)流動(dòng)計(jì)算5.4 局部阻力損失5.4.1 管道進(jìn)口損失5.4.2 突然擴(kuò)大損失5.4.3 漸擴(kuò)管損失5.4.4 管道出口損失5.4.5 漸縮管損失5.4.6 彎管損失5.4.7 其他局部阻力構(gòu)件損失5.5 管路流動(dòng)計(jì)算5.5.1 簡(jiǎn)單管路流動(dòng)阻力計(jì)算5.5.2 管道中有泵、風(fēng)機(jī)和水輪機(jī)時(shí)的管路計(jì)算5.6 管路及管網(wǎng)阻力計(jì)算5.6.1 串聯(lián)管路5.6.2 并聯(lián)管路5.6.3 分叉管路系統(tǒng)5.6.4 管網(wǎng)計(jì)算5.7 管路中的水錘現(xiàn)象本章小結(jié)習(xí)題6 繞流流動(dòng)與邊界層6.1 繞流流動(dòng)阻力與邊界層6.1.1 繞流流動(dòng)阻力6.1.2 邊界層6.2 平板邊界層的摩擦阻力6.2.1 平板邊界層動(dòng)量方程6.2.2 平板層流邊界層的摩擦阻力6.2.3 平板湍流邊界層的摩擦阻力6.2.4 平板邊界層具有過(guò)渡區(qū)時(shí)的摩擦阻力6.3 曲面物體繞流阻力6.3.1 邊界層分離和壓差阻力6.3.2 流體繞流曲面物體的阻力6.3.3 流體繞流長(zhǎng)柱體的阻力6.4 升力6.5 氣體射流6.5.1 射流結(jié)構(gòu)與特征6.5.2 圓斷面射流參數(shù)計(jì)算6.6 納維爾—斯托克斯方程（N—S方程）及其求解6.6.1 粘性應(yīng)力分析6.6.2 粘性力6.6.3 N—S方程6.6.4 N—s方程的求解本章小結(jié)習(xí)題7 理想流體流動(dòng)7.1 連續(xù)性方程7.2 非旋轉(zhuǎn)流動(dòng)7.3 速度環(huán)量與旋渦量7.4 流函數(shù)7.5 基本流動(dòng)的流場(chǎng)與流場(chǎng)疊加7.5.1 均勻直線(xiàn)流動(dòng)7.5.2 源流或匯流7.5.3 流場(chǎng)疊加7.6 速度勢(shì)7.7 流網(wǎng)本章小結(jié)習(xí)題8 流體測(cè)量8.1 流體物性測(cè)量8.2 靜壓測(cè)量8.3 用畢托（Pitot）管測(cè)量流速8.4 測(cè)量速度的其他方法8.4.1 水流計(jì)和風(fēng)速儀8.4.2 熱線(xiàn)風(fēng)速儀8.4.3 漂浮測(cè)量8.4.4 照相和光學(xué)測(cè)量8.4.5 激光技術(shù)8.4.6 其他測(cè)速儀器與方法8.5 流量測(cè)量8.6 孔口、噴嘴和管嘴出流8.6.1 出流的定義8.6.2 出流系數(shù)8.6.3 自由出流的水頭損失8.6.4 淹沒(méi)出流的水頭損失8.7 文丘里（Venturi）流量計(jì)8.8 噴嘴流動(dòng)8.9 孔板流量計(jì)8.10 可壓縮流體的流量測(cè)量8.11 測(cè)量流量的其他方法本章小結(jié)習(xí)題9 可壓縮流體的流動(dòng)9.1 音速馬赫數(shù)9.1.1 音速9.1.2 馬赫數(shù)（Ma數(shù)）9.1.3 微弱擾動(dòng)在氣體中的傳播9.2 氣體一維定常等熵流動(dòng)9.2.1 基本方程9.2.3 三種特定狀態(tài)9.2.4 速度系數(shù)9.3 噴管中的等熵流動(dòng)9.3.1 氣流參數(shù)與通道截面的關(guān)系9.3.2 噴管9.4 有摩擦的絕熱管流9.4.1 有摩擦管流流動(dòng)分析9.4.2 有摩擦管流中氣流參數(shù)的計(jì)算9.5 在等截面管中有摩擦的等溫流動(dòng)9.6 超音速氣流的繞流與激波9.6.1 激波的產(chǎn)生及分類(lèi)9.6.2 正激波的形成及傳播速度9.6.3 膨脹波9.6.4 斜激波9.7 激波前后氣流參數(shù)的關(guān)系9.7.1 正激波前后氣流參數(shù)的關(guān)系9.7.2 斜激波前后氣流參數(shù)的關(guān)系9.7.3 波阻的概念9.8 變截面管流變工況流動(dòng)分析9.8.1 收縮噴管變工況流動(dòng)分析9.8.2 噴管出口處的流速、流量及面積比9.8.3 縮放噴管變工況流動(dòng)分析本章小結(jié)習(xí)題習(xí)題答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

1 流體性質(zhì)流體的宏觀(guān)性質(zhì)取決于其分子結(jié)構(gòu)，有些性質(zhì)對(duì)流體受力和流體運(yùn)動(dòng)有著非常顯著的影響，所以學(xué)習(xí)流體力學(xué)及工程應(yīng)用時(shí)必須首先了解流體的性質(zhì)。本章介紹與流體運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)的主要的流體性質(zhì)。1.1 流體的定義從物理學(xué)的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，流體與其他物體一樣，都是由分子組成，分子間存在一定的間隙，而且每個(gè)分子都作不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，相互碰撞，產(chǎn)生動(dòng)量交換和能量交換，所以從微觀(guān)的角度來(lái)看，流體是不連續(xù)的。但是，流體力學(xué)研究宏觀(guān)的非單個(gè)分子的流體質(zhì)點(diǎn)或微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)。流體質(zhì)點(diǎn)是一定體積內(nèi)一定數(shù)量分子的集合，密度、壓力和粘度等流體性質(zhì)是許多分子的平均作用。因?yàn)榱鲃?dòng)尺度比分子平均自由程大得多，所以流體流動(dòng)可以看做是連續(xù)的，流體一般也認(rèn)為是連續(xù)介質(zhì)。連續(xù)介質(zhì)是一種力學(xué)模型，它不僅符合物質(zhì)運(yùn)動(dòng)本身的規(guī)律，更是為了適應(yīng)工程實(shí)際問(wèn)題的需要。流體包括液體和氣體。流體與固體不同，固體分子通常比較緊密，分子問(wèn)吸引力很大而使其保持形狀。而流體分子間吸引力小，分子間粘附力小，不能夠?qū)⒘黧w的不同部分保持住，因此流體沒(méi)有一定的形狀。流體在非常微小的切向力作用下將流動(dòng)并且只要切向力存在流動(dòng)必將持續(xù)，流動(dòng)性是流體的最基本特征。流體中氣體分子間距比液體大，氣體容易壓縮，當(dāng)外部壓力去除時(shí)，氣體將不斷膨脹。因此，氣體只有在完全封閉時(shí)才能保持平衡。液體相比較而言是不可壓縮的，如果去除所有的壓力，除了其自身具有的蒸汽壓力外，分子間粘附力使其保持在一起，因此，液體不是無(wú)限膨脹的。液體有自由表面，即只有其蒸汽壓力的表面。蒸汽是一種氣體，其壓力和溫度接近于液相的壓力和溫度。水蒸氣看作為蒸汽，是因?yàn)槠錉顟B(tài)通常接近于水的狀態(tài)。氣體可以定義為高度過(guò)熱的蒸汽，即它的狀態(tài)遠(yuǎn)離了液相狀態(tài)。因此，空氣通常認(rèn)為是氣體，因?yàn)槠錉顟B(tài)通常遠(yuǎn)離了液態(tài)空氣的狀態(tài)。氣體和蒸汽的容積顯著地受到了壓力或溫度或壓力與溫度同時(shí)變化的影響，因此，在處理氣體和蒸汽時(shí)，通常必須考慮容積和溫度的變化。若氣體和蒸汽的溫度和相發(fā)生顯著變化時(shí)，其性質(zhì)和流動(dòng)規(guī)律在很大程度上還取決于熱現(xiàn)象。因此，流體力學(xué)與熱力學(xué)及傳熱學(xué)是相互交叉的。

編輯推薦

《21世紀(jì)能源與動(dòng)力系列教材?工程流體力學(xué)》由東南大學(xué)出版社出版。

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