工程流體力學（第2版）

第2版前言
第1版前言
主要符號表

A 緒論篇
A1.1對流體運動的認識1
A1.2流體力學從經典到近代的發展3
A1.2.1經典流體力學時期3
A1.2.2近代流體力學時期4
A1.2.3近代流體力學的技術成就6
A1.3應用力學的研究方法7
A1.3.1應用力學研究步驟7
A1.3.2用黨的二十大精神指導教學9
A1.4單位制10
參考文獻10

B 基礎篇
B1流體基本概念12
B1.1連續介質模型12
B1.1.1流體的宏觀特性12
B1.1.2流體質點與質元13
B1.1.3連續介質模型概述13
B1.2流體的易變形性14
B1.2.1流體易變形性的表現14
B1.2.2流體易變形的原因15
B1.3流體的黏性16
B1.3.1流體黏性的表現16
B1.3.2牛頓黏性定律17
B1.3.3黏度20
B1.4流體的可壓縮性21
B1.5常用的流體模型23
B1.5.1無黏性與黏性流體模型24
B1.5.2不可壓縮與可壓縮流體模型25
B1.6流體中的力26
B1.6.1體積力與重力場27
B1.6.2表面應力與壓強場28
習題30
B2流體靜力學32
B2.1靜止液體中的壓強分佈32
B2.1.1靜止液體壓強公式32
B2.1.2壓強的計示與計量34
B2.2流體靜力學基本方程35
B2.3靜壓強測量36
B2.4歐拉平衡方程38
B2.5液體對平壁的總壓力41
B2.5.1平壁總壓力大小42
B2.5.2平壁總壓力作用點43
B2.6液體對曲壁的總壓力45
B2.6.1液體對二維曲壁的總壓力46
B2.6.2浮力定律48
習題50
B3流體運動學55
B3.1流動的數學描述55
B3.1.1歐拉法與拉格朗日法55
B3.1.2質點導數57
B3.1.3控制體與雷諾輸運公式60
B3.1.4曲面流量62
B3.2流動的分類64
B3.2.1定常與不定常流動64
B3.2.2三維、二維與一維流動65
B3.3流動的幾何描述67
B3.3.1速度廓線與剖面67
B3.3.2跡線67
B3.3.3流線68
B3.3.4脈線70
B3.3.5流管、流束與總流71
B3.4流體元的變形與旋轉71
B3.4.1線應變率71
B3.4.2角變形率73
B3.4.3旋轉角速度74
習題76
B4流體動力學79
B4.1品質守恆方程79
B4.1.1積分形式的連續性方程79
B4.1.2微分形式的連續性方程81
B4.2伯努利方程及其應用83
B4.2.1伯努利方程83
B4.2.2伯努利方程沿總流的運算式88
B4.2.3伯努利方程的水頭運算式91
B4.2.4伯努利方程的推廣形式92
B4.3動量方程及其應用93
B4.3.1積分形式的動量方程93
B4.3.2定常流動量方程應用舉例94
B4.4層流與湍流98
B4.5納維-斯托克斯方程102
B4.5.1流體運動微分方程102
B4.5.2N-S方程103
B4.5.3定解條件105
B4.5.4N-S方程的求解與建模106
B4.6歐拉運動方程108
B4.7雷諾方程與雷諾應力109
習題111
B5量綱分析法與相似理論115
B5.1量綱與無量綱化115
B5.2量綱分析法118
B5.2.1白金漢定理118
B5.2.2量綱分析法118
B5.3流動相似與相似準則123
B5.3.1流動相似的概念123
B5.3.2確定相似準則數的方法124
B5.3.3常用的相似準則數125
B5.4模型實驗與相似理論127
B5.4.1模型實驗127
B5.4.2相似理論簡介127
習題130

C 問題導向篇
C1圓管流動與混合長度理論132
C1.1問題：如何計算圓管湍流阻力132
C1.2圓管層流流動133
C1.2.1實驗與觀察：泊肅葉與哈根實驗133
C1.2.2建模與求解：速度分佈抛物線律135
C1.2.3泊肅葉定律136
C1.3圓管湍流流動138
C1.3.1實驗與觀察：湍流時均速度和脈動速度138
C1.3.2分析與建模：混合長度理論140
C1.3.3求解：速度分佈對數律141
C1.4圓管流動沿程損失146
C1.4.1沿程阻力通用公式——達西公式146
C1.4.2實驗與觀察：圓管阻力實驗147
C1.4.3求解：阻力係數公式151
C1.4.4應用：穆迪圖及管道水力計算156
C1.4.5應用：非圓形管流動沿程損失160
C1.5圓管流動局部損失162
C1.6管路的工程計算167
C1.6.1管路工程計算簡介167
C1.6.2管路的工程計算式169
C1.6.3簡單管路計算171
C1.6.4串聯與並聯管路計算175
C1.6.5枝狀管路計算178
C1.6.6網狀管路計算180
C1.7小結184
參考文獻185
習題186
C2縫隙流動與流體動力學潤滑理論190
C2.1問題：滑動軸承的油膜如何產生向上托力190
C2.2實驗與觀察191
C2.3平行平面縫隙流動192
C2.3.1物理和數學建模193
C2.3.2求解與分析194
C2.4傾斜平面縫隙流動——流體動力學潤滑理論198
C2.4.1物理和數學建模198
C2.4.2求解與分析200
C2.5環形縫隙軸向流動204
C2.5.1同心環形縫隙軸向流動204
C2.5.2偏心環形縫隙軸向流動205
C2.6平行圓盤縫隙徑向流動206
C2.7小結208
參考文獻209
習題210
C3氣體噴管流動與一維等熵流模型213
C3.1問題：如何獲得超聲速氣流213
C3.2有關超聲速氣流的概念214
C3.2.1聲速214
C3.2.2超聲速流場中擾動波傳播規律215
C3.2.3激波與膨脹波簡介217
C3.3實驗與觀察219
C3.3.1拉伐爾噴管219
C3.3.2斯托朵拉實驗和普朗特實驗220
C3.4建模與分析：接近氣體模型221
C3.5建模與分析：一維等熵流動模型224
C3.5.1絕能流能量方程224
C3.5.2等熵流伯努利方程225
C3.5.3等熵流氣動函數226
C3.6應用：拉伐爾噴管流動原理228
C3.7應用：噴管流動計算231
C3.7.1收縮噴管流動計算231
C3.7.2拉伐爾噴管流動計算232
C3.8小結235
參考文獻236
習題237

D 附錄
D1常用資料239
D1.1常用流體的物理性質239
D1.2單位換算表241
D1.3有關數學公式243
D1.3.1直角坐標系中的向量運算243
D1.3.2柱坐標系中的運算式244
D1.4有關幾何圖形與公式245
D1.5等熵流氣動函數資料246
D2習題答案251
參考文獻257