《流體力學(xué)/高等院校建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)規(guī)劃教材》是根據(jù)高等學(xué)校土建專業(yè)流體力學(xué)課程教學(xué)基本要求,并考慮目前加強(qiáng)理論基礎(chǔ)、拓寬基礎(chǔ)知識面、強(qiáng)調(diào)工程應(yīng)用型特色,按大類培養(yǎng)的教改思想編寫的,體現(xiàn)了流體力學(xué)的基本概念、基本理論和基本工程應(yīng)用。
《流體力學(xué)/高等院校建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)規(guī)劃教材》共分十三章,內(nèi)容包括緒論、流體靜力學(xué)、流體動力學(xué)理論基礎(chǔ)、流動阻力與水頭損失、量綱分析與相似理論、理想和黏性流體動力學(xué)、管路計(jì)算的基本理論、可壓縮氣體的一元恒定流動、明渠流動等內(nèi)容。各章均有一定數(shù)量的思考題和習(xí)題,書末附有答案。
《流體力學(xué)/高等院校建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)規(guī)劃教材》由淺入深,通俗易懂,便于自學(xué),注重基礎(chǔ)理論,加強(qiáng)能力的培養(yǎng)。
《流體力學(xué)/高等院校建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)規(guī)劃教材》可作為高等學(xué)校土建類建筑環(huán)境與設(shè)備工程、給水排水工程、土木工程、市政工程等有關(guān)專業(yè)本科生的教學(xué)用書或教學(xué)指導(dǎo)書。也可供研究生,設(shè)計(jì)單位的科技人員參考。
本書以本科“建筑環(huán)境與設(shè)備工程”專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案以及主干課程教學(xué)基本要求為主要依據(jù),注重教材的科學(xué)性、實(shí)用性、通用性,在體現(xiàn)教材工程應(yīng)用型特色的同時(shí),盡量滿足了同類工科院校各專業(yè)教學(xué)的需求。本書是論述流體力學(xué)的專業(yè)教材。在編寫上著重于流體力學(xué)基本理論、基本計(jì)算及基本實(shí)驗(yàn)技能方法,行文力求簡潔清楚,突出重點(diǎn),分散難點(diǎn),盡量不將一些理論色彩過濃的非核心內(nèi)容編入本書,循序漸進(jìn),便于自學(xué)。增加例題、思考題、習(xí)題數(shù)量以加強(qiáng)基本解題訓(xùn)練,使各專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,盡快掌握典型流體力學(xué)的原理和解題方法。本書也包括了一些專業(yè)特殊要求的內(nèi)容,理論和專業(yè)內(nèi)容結(jié)合,構(gòu)成了一個(gè)有機(jī)整體,有利于增強(qiáng)學(xué)生對后續(xù)課程學(xué)習(xí)的適應(yīng)能力,力求將流體力學(xué)專業(yè)知識與有關(guān)工程問題緊密結(jié)合,為從事專業(yè)技術(shù)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由于各院校的學(xué)時(shí)數(shù)不同,專業(yè)要求也有差異,因此任課教師可根據(jù)具體情況,對某些章節(jié)進(jìn)行取舍。全書由福建工程學(xué)院徐正坦主編。參加編寫工作的有徐正坦(第一~~四、八、九章)、平頂山工學(xué)院尹玉先(第五、六章)、河北科技大學(xué)馬坤茹、崔明輝(第七、十章)、山東建筑大學(xué)馬金花(第十一~~十三章)。全書由徐正坦統(tǒng)稿。張?jiān)鲽P教授對全書精心進(jìn)行了審閱,并提出寶貴的修改意見,在此深表謝意。本書可作為建筑環(huán)境與設(shè)備工程、環(huán)境工程、給排水工程、土木工程、交通工程等專業(yè)教學(xué)用書,也可供研究生以及設(shè)計(jì)單位的科技人員參考。由于作者知識和水平有限,書中若有不妥之處,懇請讀者批評指正。
第一章 緒論
第一節(jié) 流體力學(xué)的任務(wù)與研究對象
第二節(jié) 作用于流體上的力
一、質(zhì)量力
二、表面力
第三節(jié) 流體的主要物理性質(zhì)
一、流體的慣性
二、流體的壓縮性和膨脹性
三、流體的黏性
四、牛頓流體和非牛頓流體
五、實(shí)際流體與理想流體
六、液體的表面張力和毛細(xì)現(xiàn)象
第四節(jié) 連續(xù)介質(zhì)模型
第五節(jié) 流體力學(xué)的研究方法
思考題
習(xí)題
第二章 流體靜力學(xué)
第一節(jié) 流體靜壓強(qiáng)及其特性
一、流體靜壓強(qiáng)的基本概念
二、流體靜壓強(qiáng)的特性
第二節(jié) 流體平衡微分方程
一、等壓面
二、氣體壓強(qiáng)
第三節(jié) 重力作用下流體靜壓強(qiáng)的分布
規(guī)律
一、重力作用下不可壓縮流體中的
壓強(qiáng)
二、絕對壓強(qiáng)、相對壓強(qiáng)、真空值
三、壓強(qiáng)的三種度量單位
第四節(jié) 流體壓強(qiáng)的量測
一、測壓管
二、U形管測壓計(jì)
三、壓差計(jì)
四、微壓計(jì)
第五節(jié) 流體的相對平衡
第六節(jié) 作用于平面的液體壓力
一、解析法
二、圖解法
第七節(jié) 作用于曲面的液體壓力
一、總壓力的大小、方向及作用點(diǎn)
二、壓力體的概念
三、潛體與浮體的平衡
思考題
習(xí)題
第三章 一元流體動力學(xué)理論基礎(chǔ)
第一節(jié) 描述流體運(yùn)動的兩種方法
一、拉格朗日法
二、歐拉法
第二節(jié) 流體運(yùn)動的若干基本概念
一、恒定流動與非恒定流動
二、一維流動、二維流動、三維流動
三、跡線與流線
四、流管、元流、總流、過流斷面
五、流量、斷面平均流速
六、均勻流與非均勻流
七、漸變流和急變流
八、有壓流、無壓流、射流
第三節(jié) 連續(xù)性方程
第四節(jié) 理想流體的運(yùn)動微分方程及其積分
第五節(jié) 恒定流伯努利方程
一、理想流體元流的伯努利方程
二、實(shí)際流體恒定元流的伯努利方程
三、恒定總流的伯努利方程
四、伯努利方程中各項(xiàng)的幾何意義和物理意義
第六節(jié) 伯努利方程的應(yīng)用
一、應(yīng)用總流能量方程時(shí)必須滿足的條件
二、應(yīng)用總流伯努利方程時(shí)的注意要點(diǎn)
三、伯努利方程應(yīng)用的補(bǔ)充說明
四、空泡和空蝕現(xiàn)象
第七節(jié) 氣流能量方程
第八節(jié) 動量方程
一、恒定不可壓縮總流的動量方程
二、總流動量方程的應(yīng)用條件和注意事項(xiàng)
三、恒定不可壓縮總流動量方程應(yīng)用舉例
第九節(jié) 動量矩方程
思考題
習(xí)題
第四章 流動阻力與能量損失
第一節(jié) 流動阻力與能量損失概述
一、沿程阻力與沿程損失
二、局部阻力與局部損失
三、能量損失
第二節(jié) 實(shí)際流動的兩種流態(tài)
一、雷諾實(shí)驗(yàn)
二、流態(tài)的判別準(zhǔn)則——臨界雷諾數(shù)
三、流態(tài)分析
第三節(jié) 圓管層流流動
一、均勻流動方程式
二、沿程阻力系數(shù)的計(jì)算
第四節(jié) 紊流流動沿程損失分析
一、紊流運(yùn)動的特征
二、尼古拉茲實(shí)驗(yàn)
第五節(jié) 紊流沿程阻力系數(shù)的計(jì)算
一、工業(yè)常用管道的當(dāng)量粗糙度
二、沿程阻力系數(shù)的計(jì)算公式
第六節(jié) 非圓管的沿程損失
第七節(jié) 局部水頭損失
一、局部損失的一般分析
二、變管徑的局部損失
三、管路配件
四、明渠
五、局部阻力之間的相互干擾
思考題
習(xí)題
第五章 孔口、管嘴出流和有壓管流
第一節(jié) 薄壁孔口的恒定出流
一、孔口的分類
二、薄壁小孔口的恒定自由出流
三、薄壁小孔口的恒定淹沒出流
四、孔口的流量系數(shù)
五、薄壁大孔口恒定出流
第二節(jié) 管嘴的恒定出流
一、圓柱形外管嘴的恒定出流
二、其他形式
第三節(jié) 孔口、管嘴的非恒定出流
第四節(jié) 簡單管道的水力計(jì)算
一、短管的水力計(jì)算
二、長管的水力計(jì)算
第五節(jié) 復(fù)雜管道的水力計(jì)算
一、串聯(lián)管道
二、并聯(lián)管道
三、沿程均勻泄流管道
第六節(jié) 管網(wǎng)水力計(jì)算基礎(chǔ)
一、枝狀管網(wǎng)
二、環(huán)狀管網(wǎng)
第七節(jié) 離心式水泵及其水力計(jì)算
一、離心式水泵工作原理
二、離心泵性能參數(shù)
三、水力計(jì)算
第八節(jié) 有壓管道中的水擊
一、水擊現(xiàn)象
二、水擊壓強(qiáng)計(jì)算
三、水擊波的傳播速度
四、停泵水擊
五、防止水擊危害的措施
思考題
習(xí)題
第六章 量綱分析與相似原理
第一節(jié) 量綱及量綱和諧原理
一、量綱
二、基本量綱和導(dǎo)出量綱
三、無量綱量
四、量綱和諧原理
第二節(jié) 量綱分析法
一、瑞利法
二、π定理
三、量綱分析方法的討論
第三節(jié) 相似理論基礎(chǔ)
一、相似概念
二、相似準(zhǔn)則
第四節(jié) 模型實(shí)驗(yàn)
一、模型律的選擇
二、模型設(shè)計(jì)
思考題
習(xí)題
第七章 氣體射流
第一節(jié) 淹沒紊流射流的結(jié)構(gòu)特征
一、紊流射流的分區(qū)
二、紊流淹沒射流的基本特征
第二節(jié) 圓斷面射流
一、主體段的速度和流量沿x方向的變化規(guī)律
二、起始段的速度和流量沿x方向的變化規(guī)律
第三節(jié) 平面射流
第四節(jié) 溫差(濃差)射流
一、軸心溫差ΔTm
二、主體段質(zhì)量平均溫差ΔT2
三、起始段質(zhì)量平均溫差ΔT2
四、射流彎曲
第五節(jié) 有限空間射流
一、幾何特征
二、動力特征
三、半經(jīng)驗(yàn)公式
四、端渦流區(qū)
思考題
習(xí)題
第八章 流體動力學(xué)理論基礎(chǔ)
第一節(jié) 流體微團(tuán)運(yùn)動分析
一、亥姆霍茲速度分解定理
二、流體微團(tuán)變形的幾何解釋
第二節(jié) 有旋流動
一、渦量、渦量場
二、渦線
三、渦管
四、渦通量
五、速度環(huán)量、斯托克斯定理
第三節(jié) 不可壓縮流體連續(xù)性微分方程
第四節(jié) 黏性流體的表面應(yīng)力
第五節(jié) 應(yīng)力與變形速度的關(guān)系
第六節(jié) 納維斯托克斯方程
第七節(jié) 理想流體運(yùn)動微分方程
思考題
習(xí)題
第九章 繞流運(yùn)動
第一節(jié) 無旋流動
第二節(jié) 平面勢流理論
第三節(jié) 幾種簡單的平面無旋流動
一、均勻直線流動
二、源流和匯流
三、環(huán)流
四、直角內(nèi)的流動
第四節(jié) 勢流疊加原理
一、均勻直線流中的源流
二、勻速直線流中的等強(qiáng)源匯流
三、偶極流繞柱體的流動
四、源環(huán)流
第五節(jié) 繞流運(yùn)動與附面層概述
一、附面層的形成及其相關(guān)性質(zhì)
二、管流附面層
三、繞流阻力
思考題
習(xí)題
第十章 一元?dú)怏w動力學(xué)基礎(chǔ)
第一節(jié) 音速、馬赫數(shù)
一、音速
二、馬赫數(shù)
第二節(jié) 氣體一元恒定流動的連續(xù)性
方程
一、連續(xù)性方程
二、運(yùn)動方程
三、能量方程
第三節(jié) 滯止參數(shù)
第四節(jié) 可壓縮氣體在管道中的恒定
流動
一、氣流速度與斷面的關(guān)系
二、氣流按不可壓縮流體處理的限度
第五節(jié) 等溫管路中的流動
一、氣體管路運(yùn)動微分方程
二、管中等溫流動
三、等溫管流的特征
第六節(jié) 絕熱管路中的流動
一、絕熱管路運(yùn)動方程
二、絕熱管流的特性
思考題
習(xí)題
第十一章 明渠恒定流動
第一節(jié) 明渠的分類
第二節(jié) 明渠均勻流
一、明渠均勻流的水力特征
二、明渠均勻流的形成條件
三、明渠均勻流的基本計(jì)算
四、明渠水力最優(yōu)斷面
五、允許流速
六、明渠均勻流的水力計(jì)算問題
第三節(jié) 無壓圓管均勻流
一、無壓圓管均勻流的水力特征及水力要素
二、無壓圓管均勻流的水力計(jì)算問題
第四節(jié) 明渠恒定非均勻流動的基本概念
一、斷面單位能量
二、臨界水深
三、臨界底坡
四、明渠流動的三種狀態(tài)
第五節(jié) 跌水與水躍
一、跌水
二、水躍
第六節(jié) 棱柱形渠道中漸變流水面曲線分析
一、棱柱形渠道漸變流基本微分方程
二、棱柱形渠道漸變流水面曲線的類型和規(guī)律
三、水面曲線分析的一般原則
第七節(jié) 棱柱形渠道中漸變流水面曲線計(jì)算
一、計(jì)算公式與方法
二、數(shù)值積分法
三、分段求和法
思考題
習(xí)題
第十二章 堰流
第一節(jié) 堰流的定義及分類
一、堰流的定義
二、堰流類型
三、堰流基本公式
第二節(jié) 薄壁堰流
一、矩形薄壁堰
二、三角堰
第三節(jié) 實(shí)用堰流
第四節(jié) 寬頂堰流
一、自由式無側(cè)收縮寬頂堰
二、無側(cè)收縮淹沒式寬頂堰
三、側(cè)收縮寬頂堰流
思考題
習(xí)題
第十三章 滲流
第一節(jié) 滲流基本定律
一、滲流模型
二、滲流基本定律
第二節(jié) 集水廊道和井
一、集水廊道
二、潛水井(無壓井)
三、承壓井(自流井)
第三節(jié) 井群
一、完全潛水井井群的水力計(jì)算
二、完全承壓井井群的水力計(jì)算
思考題
習(xí)題
附錄 本書常用的國際單位與工程單位
對照表
習(xí)題答案