流體力學(xué)

目錄
第1章流體及其物理性質(zhì)1
1.1流體力學(xué)的任務(wù)和研究對象1
1.1.1流體力學(xué)的任務(wù)1
1.1.2流體力學(xué)的研究對象2
1.2流體力學(xué)的發(fā)展概況和研究方法3
1.2.1流體力學(xué)的發(fā)展概況3
1.2.2流體力學(xué)的研究方法4
1.3流體質(zhì)點(diǎn)與連續(xù)介質(zhì)假定5
1.4流體的密度6
1.5流體的壓縮性和膨脹性7
1.5.1流體的壓縮性7
1.5.2流體的膨脹性8
1.5.3可壓縮流體和不可壓縮流體8
1.6流體的黏性9
1.6.1流體黏性的表現(xiàn)9
1.6.2牛頓內(nèi)摩擦定律9
1.6.3動力黏度與運(yùn)動黏度11
1.6.4理想流體和黏性流體11
1.7流體流動性12
思考題一13
習(xí)題一13
第2章流體靜力學(xué)15
2.1作用在流體上的力15
2.1.1表面力15
2.1.2質(zhì)量力16
2.2流體靜壓強(qiáng)及其特性16
2.3流體平衡微分方程及其積分19
2.3.1流體平衡微分方程19
2.3.2重力場中的流體靜力學(xué)基本方程21
2.3.3可壓縮流體中的壓強(qiáng)分布23
2.4液柱式測壓計(jì)25
2.4.1絕對壓強(qiáng)和相對壓強(qiáng)25
2.4.2單管測壓計(jì)26
2.4.3犝形管測壓計(jì)26
2.4.4傾斜式微壓計(jì)28
2.5壓敏元件測壓計(jì)31
2.5.1布爾登壓力表31
2.5.2壓力傳感器32
2.6靜止液體作用在平面上的總壓力32
2.7靜止液體作用在曲面上的總壓力37
2.7.1二維曲面37
2.7.2三維曲面41
2.7.3潛體和浮體42
思考題二45
習(xí)題二45
第3章流體運(yùn)動的基本概念與基本方程48
3.1流場及其描述方法48
3.1.1拉格朗日法49
3.1.2歐拉法50
3.2流體運(yùn)動的基本概念50
3.2.1流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的加速度50
3.2.2跡線和流線52
3.2.3流管流束與總流55
3.2.4流量與平均流速55
3.2.5緩變流與急變流56
3.3流體流動分類56
3.3.1可壓縮流動與不可壓縮流動模型57
3.3.2定常流動與不定常流動模型57
3.3.3一維二維與三維流動模型58
3.3.4重力流體與非重力流體模型58
3.3.5黏性流體與理想流體模型58
3.3.6有旋流動與無旋流動模型59
3.3.7層流與湍流模型61
3.3.8亞聲速跨聲速與超聲速流動模型61
3.3.9其他模型61
3.4常用的流動分析方法62
3.4.1基本的物理定理62
3.4.2系統(tǒng)與控制體分析方法63
3.4.3微分與積分方法64
3.4.4量綱分析方法64
3.5連續(xù)性方程65
3.5.1微分形式的質(zhì)量守恒方程———連續(xù)性微分方程65
3.5.2積分形式的質(zhì)量守恒方程———定常總流的連續(xù)性方程67
3.6理想流體運(yùn)動微分方程及其積分68
3.6.1理想流體的運(yùn)動微分方程68
3.6.2伯努利積分72
3.6.3拉格朗日積分73
3.7伯努利方程74
3.7.1流線伯努利方程的物理意義和幾何意義74
3.7.2流線伯努利方程的應(yīng)用75
3.7.3總流伯努利方程及其應(yīng)用77
3.8某些典型現(xiàn)象的伯努利方程解釋81
3.8.1空泡形成機(jī)理及其危害81
3.8.2超空泡水中兵器83
3.8.3艦船水壓場86
3.8.4船吸現(xiàn)象87
3.9流體速度測量89
3.9.1普通測速方法89
3.9.2熱線測速儀89
3.9.3激光多普勒測速儀91
3.9.4粒子圖像測速技術(shù)93
3.10動量方程94
3.10.1定常不可壓縮總流的動量方程95
3.10.2定常不可壓縮總流動量方程的適用條件和使用方法97
3.11動量矩方程101
3.12黏性流體運(yùn)動微分方程104
3.12.1納維-斯托克斯方程104
3.12.2初始條件和邊界條件105
3.12.3納維-斯托克斯方程應(yīng)用舉例107
思考題三112
習(xí)題三113
第4章不可壓縮黏性流體管內(nèi)流動基礎(chǔ)117
4.1管內(nèi)流動的層流與湍流117
4.1.1雷諾實(shí)驗(yàn)117
4.1.2層流與湍流流動的特點(diǎn)118
4.1.3管內(nèi)流態(tài)的判別119
4.2黏性總流伯努利方程與水頭損失119
4.2.1黏性總流伯努利方程119
4.2.2沿程損失的概念與計(jì)算120
4.2.3局部損失的概念與計(jì)算121
4.3簡單管路123
4.4復(fù)雜管路125
4.4.1串聯(lián)管路125
4.4.2并聯(lián)管路127
4.4.3分支管路128
思考題四130
習(xí)題四130
第5章不可壓縮黏性流體外部流動基礎(chǔ)133
5.1邊界層概念133
5.1.1邊界層概念的提出133
5.1.2邊界層的特點(diǎn)135
5.2平板摩擦阻力計(jì)算方法137
5.2.1平板層流邊界層摩擦阻力計(jì)算137
5.2.2平板湍流邊界層摩擦阻力計(jì)算140
5.2.3平板混合邊界層摩擦阻力計(jì)算140
5.3邊界層分離與壓差阻力142
5.3.1曲面邊界層的分離現(xiàn)象143
5.3.2壓差阻力146
5.3.3減阻方法147
5.4卡門渦街148
5.4.1卡門渦街148
5.4.2卡門渦街誘發(fā)振動149
思考題五151
習(xí)題五151
第6章相似理論基礎(chǔ)153
6.1量綱分析方法153
6.1.1量綱的概念153
6.1.2基本量綱與導(dǎo)出量綱154
6.1.3量綱一致性原理154
6.1.4π定理155
6.2流動相似與相似準(zhǔn)則158
6.2.1流動相似158
6.2.2相似準(zhǔn)則161
6.3模型實(shí)驗(yàn)與相似原理162
6.3.1模型實(shí)驗(yàn)162
6.3.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡介163
6.3.3相似原理165
思考題六169
習(xí)題六170
第7章低速機(jī)翼理論基礎(chǔ)171
7.1機(jī)翼的幾何參數(shù)171
7.1.1翼型的幾何參數(shù)171
7.1.2美國犖犃犆犃翼型172
7.1.3機(jī)翼的平面形狀與翼型沿展向配置173
7.2翼型的低速流體動力特性174
7.2.1升力產(chǎn)生的原理174
7.2.2翼型的升阻力特性176
7.2.3翼型的力矩特性178
7.3有限翼展直機(jī)翼的低速流體動力特性180
7.3.1繞有限翼展機(jī)翼流動的特點(diǎn)180
7.3.2下洗現(xiàn)象181
7.3.3有限翼展機(jī)翼的升力及誘導(dǎo)阻力182
思考題七183
習(xí)題七183
第8章不可壓縮理想流體平面勢流185
8.1速度環(huán)量及理想流體中的旋渦定理185
8.1.1速度環(huán)量185
8.1.2斯托克斯定理185
8.1.3渦線與渦管187
8.1.4湯姆孫定理189
8.1.5亥姆霍茲定理189
8.2不可壓縮理想流體流動的基本方程和邊界條件190
8.2.1基本方程190
8.2.2初始條件和邊界條件190
8.2.3方程的特點(diǎn)191
8.3外部勢流的基本方程和邊界條件191
8.3.1基本方程191
8.3.2以速度勢形式表示的邊界條件192
8.3.3勢流基本方程的特點(diǎn)192
8.3.4速度勢方程的求解方法193
8.4平面勢流的基本方程邊界條件流函數(shù)與基本解193
8.4.1平面勢流的基本方程邊界條件193
8.4.2流函數(shù)193
8.4.3平面勢流的基本解196
8.5簡單勢流疊加舉例200
8.5.1蘭金半體繞流200
8.5.2蘭金體繞流202
8.5.3無環(huán)量圓柱繞流203
8.5.4有環(huán)量圓柱繞流206
8.5.5庫塔-儒可夫斯基升力定理208
8.6附加質(zhì)量及附加慣性力209
8.6.1附加質(zhì)量和附加慣性力的概念209
8.6.2附加質(zhì)量系數(shù)210
8.6.3附加質(zhì)量的測量211
8.6.4簡單物體附加質(zhì)量的計(jì)算212
8.7二維對稱物體繞流的數(shù)值計(jì)算212
8.7.1線段上均勻分布的線源212
8.7.2對稱機(jī)翼繞流的數(shù)值計(jì)算213
8.7.3有限差分方法簡介214
8.7.4有限元法的基本思想217
思考題八222
習(xí)題八222
第9章波浪理論基礎(chǔ)224
9.1波浪的概念224
9.2波浪運(yùn)動問題的數(shù)學(xué)描述225
9.2.1波浪運(yùn)動的基本方程226
9.2.2波浪運(yùn)動的邊界條件227
9.2.3波浪運(yùn)動問題的數(shù)學(xué)提法及其簡化228
9.3微幅波的速度勢229
9.4微幅波的波動要素230
9.4.1波長和波數(shù)231
9.4.2周期和圓頻率231
9.4.3波速231
9.5微幅波液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動特性與壓強(qiáng)分布232
9.5.1液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動速度233
9.5.2無限水深行進(jìn)波中液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動軌跡233
9.5.3有限水深行進(jìn)波中液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動軌跡234
9.5.4波動液體中的壓強(qiáng)分布236
9.6波能及其傳遞237
9.6.1波能237
9.6.2波能的傳遞238
9.7波群和群速度239
9.8興波阻力概念241
9.9不規(guī)則波的概念242
思考題九247
習(xí)題九247
習(xí)題答案248
參考文獻(xiàn)252