流體力學

1　緒論
1.1 流體力學的任務、發(fā)展概況和研究方法
1.2　作用于流體上的力
1.2.1 質量力
1.2.2　表面力
1.3　流體的主要物理性質
1.3.1 流體的質量與流體所受重力
1.3.2　粘性
1.3.3 壓縮性
本章小結
思考題
習題
2　流體靜力學
2.1　流體靜壓強的特性
2.2　歐拉平衡微分方程
2.2.1　歐拉平衡微分方程
2.2.2 重力作用下流體的壓強分布規(guī)律
2.3　液體壓強的測量
2.3.1 絕對壓強、相對壓強、真空度
2.3.2 測壓管
2.3.3　水銀測壓計
2.3.4　水銀壓差計
2.3.5　金屬測壓計與真空計
2.4　靜止流體對平面的作用力
2.4.1　解析法
2.4.2 圖解法
2.5　靜止流體對曲面的作用力
2.5.1 總壓力的大小、方向、作用點
2.5.2　壓力體
2.5.3 浮力
本章小結
思考題
習題
3　流體運動學
3.1　描述流體運動的兩種方法
3.1.1　拉格朗日法和歐拉法
3.1.2 歐拉法中流體運動的基本概念
3.2　流體運動的連續(xù)性方程
3.2.1 流體的連續(xù)性微分方程
3.2.2 總流的連續(xù)性方程
3.3　流體微團運動的分析
3.3.1 線變形速率(線變率)
3.3.2 角變形速率(角變率)
3.3.3　旋轉角速度(角轉速)
3.3.4　流體微團運動的組合表達
3.4　無旋運動(無渦流)與有旋運動(有渦流)
3.4.1　無旋運動與有旋運動
3.4.2　渦量與環(huán)量
本章小結
思考題
習題
4　理想流體動力學和恒定平面勢流
4.1　歐拉運動微分方程
4.2　理想流體恒定元流的伯努利方程
4.2.1 沿流線的伯努利積分和在重力場中的伯努利方程
4.2.2 由動能定理推導理想流體恒定元流的伯努利方程
4.3　元流伯努利方程的意義和應用
4.3.1 元流伯努利方程的物理意義
4.3.2　元流伯努利方程的幾何意義
4.3.3　畢托管原理
4.4　恒定平面勢流的流速勢函數(shù)和流函數(shù)
4.4.1　流速勢函數(shù)
4.4.2　流函數(shù)
4.4.3　流網(wǎng)及其特征
4.5　幾種簡單的平面勢流
4.5.1 均勻等速流
4.5.2　源流與匯流
4.5.3 勢渦
4.6　勢流的疊加
本章小結
思考題
習題
5　實際(粘性)流體的動力學基礎
5.1　粘性流體的運動方程：N-S方程
5.2　恒定元流的伯努利方程
5.3　恒定總流的伯努利方程
5.3.1 漸變流及其過流斷面上動壓強的分布
5.3.2　恒定總流的伯努利方程
5.3.3 恒定總流伯努利方程的應用
5.4　氣流的伯努利方程
5.5　有流量分流或匯流的伯努利方程
5.6　有能量輸入輸出的伯努利方程
5.7　恒定總流的動量方程
5.7.1 恒定總流的動量方程
5.7.2 恒定總流動量方程的應用條件和使用方法
本章小結
思考題
習題
6　層流、紊流及其水頭損失
6.1　粘性流體運動的兩種形態(tài)——層流與紊流
6.1.1 雷諾實驗
6.1.2　流動形態(tài)的判別準則——臨界雷諾數(shù)
6.2　圓管中的層流
6.2.1 水頭損失的分類
6.2.2 沿程水頭損失與切應力的關系
6.2.3 圓管層流的斷面流速分布
6.2.4 圓管層流的沿程水頭損失
6.3　紊流基本理論
6.3.1　紊流的特征
6.3.2　運動參數(shù)的時均化
6.3.3　層流底層
6.3.4　混合長度理論
6.4　圓管紊流的沿程水頭損失
6.4.1 阻力系數(shù)λ的影響因素
6.4.2　尼古拉茲實驗
6.4.3 沿程阻力系數(shù)的半經(jīng)驗公式
6.4.4 沿程阻力系數(shù)的經(jīng)驗公式
6.5　局部水頭損失
6.5.1 圓管突然擴大的阻力系數(shù)
6.5.2　其他的局部水頭損失系數(shù)
6.6　邊界層理論基礎
6.6.1　邊界層概念
6.6.2　平板邊界層厚度
6.6.3　邊界層分離
6.6.4 繞流阻力
本章小結
思考題
習題
7　量綱分析和流動相似原理
7.1　量綱分析的意義和量綱和諧原理
7.1.1　量綱和單位
7.1.2　有量綱量和無量綱量
7.1.3　量綱和諧原理
7.2　量綱分析方法
7.2.1 雷利法
7.2.2　π定理
7.3　流動相似概念
7.3.1 幾何相似
7.3.2　運動相似
7.3.3 動力相似
7.4　相似準則
7.4.1 雷諾準則
7.4.2　佛汝德準則
7.4.3　歐拉準則
本章小結
思考題
習題
8　孔口、管嘴出流和有壓管流
8.1　孔口出流
8.1.1 薄壁小孔口恒定出流
8.1.2　孔口變水頭出流
8.2　管嘴出流
8.2.1 圓柱形外管嘴恒定出流
8.2.2 管嘴內的真空度
8.2.3 空化、空蝕現(xiàn)象與管嘴的使用條件
8.3　短、長管的水力計算
8.3.1　短管的水力計算
8.3.2　虹吸管的計算
8.3.3　水泵吸水管的計算
8.3.4　長管的水力計算
8.3.5 離心泵的原理和選用
8.4　管網(wǎng)計算基礎
8.4.1 串聯(lián)管路
8.4.2　并聯(lián)管路
8.4.3　管網(wǎng)分類
8.5　水擊
8.5.1　水擊現(xiàn)象
8.5.2　水擊壓強計算
8.5.3 防止水擊危害的措施
本章小結
思考題
習題
9　明渠水流和堰流
9.1　明渠均勻流
9.1.1 明渠的分類
9.1.2 明渠均勻流的特征
9.1.3 明渠均勻流的計算公式
9.2　明渠均勻流的最優(yōu)斷面和允許流速
9.2.1　水力最優(yōu)斷面
9.2.2　渠道允許流速
9.2.3 明渠均勻流的水力計算
9.3　明渠流的兩種流態(tài)與佛汝德數(shù)
9.3.1　緩流、急流和臨界流
9.3.2　佛汝德數(shù)
9.3.3 斷面單位能量和臨界水深
9.4　明渠恒定非均勻漸變流的微分方程
9.4.1　微分方程
9.4.2　水面曲線分析簡介
9.5　明渠非均勻漸變流水面曲線的計算
9.6　水躍與跌水
9.6.1　水躍及其計算
9.6.2　跌水
9.7　堰流
9.7.1　堰的定義和分類
9.7.2　薄壁矩形堰和三角形堰
9.7.3 寬頂堰
9.7.4 實用堰
9.7.5 小橋孔徑水力計算
本章小結
思考題
習題
10　滲流
10.1　滲流阻力定律
10.1.1　達西定律
10.1.2　素流的滲流阻力定律
10.1.3　滲透系數(shù)確定方法
10.2　單井的滲流計算
10.2.1 無壓恒定漸變滲流的基本公式
10.2.2　單井的滲流計算
10.3　滲流的基本微分方程和井群的滲流計算
10.3.1　滲流的基本微分方程
10.3.2 完全井的勢函數(shù)
10.3.3　井群的滲流計算
本章小結
思考題
習題
參考文獻