本書根據流體力學學科自身的規律,完整而系統地介紹流體力學的基礎知識及工程應用。在內容安排上以牛頓第二定律為主線索,采用微元分析的方法構建方程,從自然界最Z基本的質量、能量與動量守恒出發,由一維到二維、三維,由理想流體到黏性流體,由不可壓縮流體到可壓縮流體,展開全書內容。全書共八章,內容包括流體力學的基本概念、流體靜力學、流體動力學基礎、黏性流體流動基礎、理想流體的有勢流動和旋渦流動基礎、黏性流體的多維流動、相似原理與量綱分析及氣體動力學基礎,涵蓋了能源動力類學科工程流體力學課程教學的基本要求。
工程流體力學是高等工科院校能源動力、機械、工物、汽車、化工、液壓、環保、土木等專業的專業基礎課,是學習上述專業課程、掌握相應專業知識以及在專業領域進一步深造的必要條件。本書系統介紹流體力學基礎概念、基本原理及其工程應用。在內容編排上,從簡到繁、循序漸進,由一維到二維、三維,由理想流體到黏性流體,由不可壓縮流體到可壓縮流體,展開全書內容。在概念、定理的引入方面,注重概念和知識點的工程背景,強調其物理意義與工程應用。在公式推導方面,從自然科學最基本的牛頓第二定律、質量、能量與動量守恒出發,采用微元分析的方法構建方程。例題和習題量的選取注重典型性和實用性。本書的編寫,旨在便于學生迅速準確吸收學科要點,培養解決工程實際問題的能力和方法。此次修訂結合多年教學實踐經驗,并適應目前高校教改趨勢,對全書內容進一步修訂。主要修訂內容是:刪減了原第九章有關熱氣體流動的全部內容;刪減了第四章、第六章和第八章部分章節內容;對全文文字表述進行了修訂;修改了部分習題;每章增加了復習思考題。
劉向軍,北京科技大學,主要從事多相流動與反應過程的機理、模型與模擬研究,工業流動傳熱過程仿真與優化,工業節能裝備與工藝開發等方面的研究。
前言
第一版前言
第二版前言
第一章流體力學的基本概念
第一節流體的定義與連續介質假設
第二節流體的密度與比體積
第三節作用在流體上的力
第四節流體的流動性
第五節流體的黏性
第六節流體的膨脹性和壓縮性、不可壓縮流體
第七節液體的表面特性
復習與思考
習題
第二章流體靜力學
第一節流體的靜壓強及其特征
第二節流體的平衡微分方程
第三節重力作用下靜止流體的壓強分布
第四節壓強的表示方法與測壓儀表
第五節相對平衡
第六節靜止流體作用在物體表面上的總壓力
復習與思考
習題
第三章流體動力學基礎
第一節研究流體流動的方法
第二節流體流動的分類
第三節流線與跡線
第四節有效截面、流量與平均流速
第五節連續性方程
第六節理想流體沿流線的運動微分方程和伯努利方程
第七節沿流線法向方向壓強和速度的變化
第八節一維穩定管流的伯努利方程
第九節理想不可壓縮流體一維管流伯努利方程應用舉例
第十節穩定管流的動量方程和動量矩方程
復習與思考
習題
第四章黏性流體流動基礎
第一節不可壓縮實際流體穩定管流的伯努利方程
第二節管流能量損失的兩種類型
第三節雷諾實驗、層流與湍流
第四節圓管內不可壓縮流體的穩定層流運動
第五節湍流的基本概念
第六節圓管內的湍流流動
第七節管流沿程損失系數
第八節非圓形截面管流的沿程損失
第九節局部能量損失
第十節節流式流量計
第十一節管路計算
復習與思考
習題
第五章理想流體的有勢流動和旋渦流動基礎
第一節多維流動的連續性方程
第二節理想流體的歐拉運動微分方程
第三節流體微團的運動分析
第四節穩定無旋流場的伯努利方程
第五節速度勢和流函數
第六節旋渦運動的基本概念與斯托克斯定理
第七節旋渦運動特性
第八節幾種簡單的平面勢流
第九節平面無旋流的疊加
第十節平行流繞圓柱體有環流的流動
第十一節葉柵與機翼的工作原理
復習與思考
習題
第六章黏性流體的多維流動
第一節黏性流體的運動微分方程(納維斯托克斯方程)
第二節幾種簡單的層流運動
第三節邊界層的基本概念
第四節層流邊界層的微分方程
第五節邊界層的動量積分方程
第六節平板層流邊界層的近似計算
第七節平板湍流邊界層的近似計算
第八節平板混合邊界層的近似計算
第九節曲面邊界層分離
第十節繞流阻力與卡門渦街
復習與思考
習題
第七章相似原理與量綱分析
第一節流場力學相似的概念
第二節動力相似準則
第三節相似定律
第四節量綱分析的基本原理與方法
第五節模型實驗方法
復習與思考
習題
第八章氣體動力學基礎
第一節氣體流動的基本概念和基本方程
第二節聲速和馬赫數
第三節小擾動在運動氣流中的傳播
第四節可壓縮氣體流動的參考狀態
第五節變截面管道內的定熵流動
第六節噴管定熵流動計算
第七節有摩擦和熱交換的氣體管流
第八節激波與膨脹波的基本概念
第九節正激波前后參數的變化
復習與思考
習題
附錄單位與表示方法
習題答案
參考文獻