流体力学

章绪论1

节流体力学的任务与研究对象1

第二节作用于流体上的力1

一、质量力1

二、表面力2

第三节流体的主要物理性质3

一、流体的惯性3

二、流体的压缩性和膨胀性4

三、流体的黏性6

四、牛顿流体和非牛顿流体8

五、实际流体与理想流体8

六、液体的表面张力和毛细现象9

第四节连续介质模型10

第五节流体力学的研究方法11

思考题12

习题12

第二章流体静力学14

节流体静压强及其特性14

一、流体静压强的基本概念14

二、流体静压强的特性14

第二节流体平衡微分方程16

一、等压面17

二、气体压强18

第三节重力作用下流体静压强的分布规律18

一、重力作用下不可压缩流体中的压强18

二、压强、相对压强、真空值19

三、压强的三种度量单位20

第四节流体压强的测量21

一、测压管21

二、U形管测压计21

三、压差计22

四、微压计23

五、金属测压计23

第五节流体的相对平衡24

第六节作用于平面的液体压力27

一、解析法27

二、图解法29

第七节作用于曲面的液体压力32

一、总压力的大小、方向及作用点32

二、压力体的概念33

三、潜体与浮体的平衡36

思考题37

习题37

第三章一元流体动力学理论基础44

节描述流体运动的两种方法44

一、拉格朗日法44

二、欧拉法45

第二节流体运动的若干基本概念46

一、恒定流动与非恒定流动46

二、一维流动、二维流动、三维流动47

三、迹线与流线47

四、流管、元流、总流、过流断面49

五、流量、断面平均流速49

六、均匀流与非均匀流50

七、渐变流和急变流50

八、有压流、无压流、射流51

第三节连续性方程51

第四节理想流体的运动微分方程及其积分53

第五节恒定流伯努利方程55

一、理想流体元流的伯努利方程55

二、实际流体恒定元流的伯努利方程55

三、恒定总流的伯努利方程56

四、伯努利方程中各项的几何意义和物理意义59

第六节伯努利方程的应用60

一、应用总流伯努利方程时必须满足的条件60

二、应用总流伯努利方程时的注意要点60

三、伯努利方程应用的补充说明62

四、空泡和空蚀现象63

第七节气流能量方程63

第八节动量方程66

一、恒定不可压缩总流的动量方程66

二、总流动量方程的应用条件和注意事项67

三、恒定不可压缩总流动量方程应用举例68

第九节动量矩方程70

思考题71

习题72

第四章流动阻力与能量损失76

节流动阻力与能量损失概述76

一、沿程阻力与沿程损失76

二、局部阻力与局部损失76

三、能量损失77

第二节实际流动的两种流态77

一、雷诺实验77

二、流态的判别准则——临界雷诺数78

三、流态分析79

第三节圆管层流流动81

一、均匀流动方程式81

二、沿程阻力系数的计算82

第四节紊流流动沿程损失分析83

一、紊流运动的特征83

二、尼古拉兹实验84

第五节紊流沿程阻力系数的计算87

一、工业常用管道的当量粗糙度87

二、沿程阻力系数的计算公式87

第六节非圆管的沿程损失90

第七节局部水头损失93

一、局部损失的一般分析93

二、变管径的局部损失94

三、管路配件95

四、明渠96

五、局部阻力之间的相互干扰96

思考题96

习题97

第五章孔口、管嘴出流和有压管流101

节薄壁孔口的恒定出流101

一、孔口的分类101

二、薄壁小孔口的恒定自由出流101

三、薄壁小孔口的恒定淹没出流102

四、孔口的流量系数103

五、薄壁大孔口恒定出流105

第二节管嘴的恒定出流106

一、圆柱形外管嘴的恒定出流106

二、其他形式108

第三节孔口、管嘴的非恒定出流109

第四节简单管道的水力计算110

一、短管的水力计算110

二、长管的水力计算113

第五节复杂管道的水力计算118

一、串联管道118

二、并联管道119

三、沿程均匀泄流管道120

第六节管网水力计算基础121

一、枝状管网121

二、环状管网122

第七节离心式水泵及其水力计算126

一、离心式水泵工作原理126

二、离心泵性能参数126

三、水力计算127

第八节有压管道中的水击129

一、水击现象129

二、水击压强计算131

三、水击波的传播速度132

四、停泵水击132

五、防止水击危害的措施133

思考题133

习题133

第六章量纲分析与相似原理138

节量纲及量纲和谐原理138

一、量纲138

二、基本量纲和导出量纲138

三、无量纲量139

四、量纲和谐原理139

第二节量纲分析法140

一、瑞利法140

二、π定理141

三、量纲分析方法的讨论143

第三节相似理论基础144

一、相似概念144

二、相似准则145

第四节模型实验147

一、模型律的选择147

二、模型设计148

思考题150

习题150

第七章气体射流152

节淹没紊流射流的结构特征152

一、紊流射流的分区152

二、紊流淹没射流的基本特征153

第二节圆断面射流156

一、主体段的速度和流量沿x方向的变化规律157

二、起始段的速度和流量沿x方向的变化规律158

第三节平面射流161

第四节温差（浓差）射流162

一、轴心温差ΔTm163

二、主体段质量平均温差ΔT2163

三、起始段质量平均温差ΔT2164

四、射流弯曲164

第五节有限空间射流167

一、几何特征167

二、动力特征168

三、半经验公式168

四、端涡流区169

思考题170

习题170

第八章流体动力学理论基础171

节流体微团运动分析171

一、亥姆霍兹速度分解定理171

二、流体微团变形的几何解释172

第二节有旋流动174

一、涡量、涡量场175

二、涡线175

三、涡管175

四、涡通量176

五、速度环量、斯托克斯定理176

第三节不可压缩流体连续性微分方程176

第四节黏性流体的表面应力178

第五节应力与变形速度的关系179

第六节纳维斯托克斯方程180

第七节理想流体运动微分方程182

思考题183

习题184

第九章绕流运动186

节无旋流动186

第二节平面势流理论188

第三节几种简单的平面无旋流动192

一、均匀直线流动192

二、源流和汇流193

三、环流194

四、直角内的流动194

第四节势流叠加原理195

一、均匀直线流中的源流195

二、匀速直线流中的等强源汇流196

三、偶极流绕柱体的流动197

四、源环流197

第五节绕流运动与附面层概述198

一、附面层的形成及其相关性质198

二、管流附面层199

三、绕流阻力200

思考题200

习题200

第十章一元气体动力学基础202

节声速、马赫数202

一、声速202

二、马赫数204

第二节气体一元恒定流动的连续性方程205

一、连续性方程205

二、运动方程205

三、能量方程205

第三节滞止参数208

第四节可压缩气体在管道中的恒定流动208

一、气流速度与断面的关系209

二、气流按不可压缩流体处理的限度210

第五节等温管路中的流动211

一、气体管路运动微分方程211

二、管中等温流动212

三、等温管流的特征213

第六节绝热管路中的流动215

一、绝热管路运动方程215

二、绝热管流的特性216

思考题216

习题217

第十一章明渠恒定流动218

节明渠的分类218

第二节明渠均匀流219

一、明渠均匀流的水力特征219

二、明渠均匀流的形成条件219

三、明渠均匀流的基本计算219

四、明渠水力断面220

五、允许流速221

六、明渠均匀流的水力计算问题222

第三节无压圆管均匀流225

一、无压圆管均匀流的水力特征及水力要素225

二、无压圆管均匀流的水力计算问题225

第四节明渠恒定非均匀流动的基本概念226

一、断面单位能量226

二、临界水深227

三、临界底坡228

四、明渠流动的三种状态229

第五节跌水与水跃231

一、跌水231

二、水跃232

第六节棱柱形渠道中渐变流水面曲线分析235

一、棱柱形渠道渐变流基本微分方程235

二、棱柱形渠道渐变流水面曲线的类型和规律236

三、水面曲线分析的一般原则240

第七节棱柱形渠道中渐变流水面曲线计算241

一、计算公式与方法241

二、数值积分法241

三、分段求和法242

思考题243

习题243

第十二章堰流245

节堰流的定义及分类245

一、堰流的定义245

二、堰流类型245

三、堰流基本公式246

第二节薄壁堰流247

一、矩形薄壁堰247

二、三角堰248

第三节实用堰流248

第四节宽顶堰流249

一、自由式无侧收缩宽顶堰249

二、无侧收缩淹没式宽顶堰250

三、侧收缩宽顶堰流250

思考题251

习题251

第十三章渗流253

节渗流基本定律253

一、渗流模型253

二、渗流基本定律253

第二节集水廊道和井255

一、集水廊道255

二、潜水井(无压井)255

三、承压井(自流井)256

第三节井群257

一、完全潜水井井群的水力计算257

二、完全承压井井群的水力计算259

思考题260

习题260

附录本书常用的国际单位与工程单位对照表262

习题答案263

参考文献266

《流体力学》(第2版)是根据高等学校土建专业流体力学课程教学基本要求，并考虑目前加强理论基础、拓宽基础知识面、强调工程应用型特色，按大类培养的教改思想编写的，体现了流体力学的基本概念、基本理论和基本工程应用。全书共分十三章，内容包括绪论、流体静力学、一元流体动力学理论基础、流动阻力与能量损失、量纲分析与相似原理、理想和黏性流体动力学、管路计算的基本理论、可压缩气体的一元恒定流动、明渠流动等内容。各章均有一定数量的思考题和习题，书末附有答案。

《流体力学》(第2版)由浅入深，通俗易懂，便于自学，注重基础理论，加强能力的培养。本书可作为高等学校土建类建筑环境土木工程、给水排水工程、市政工程、建筑环境与能源应用工程等有关专业本科生的教学用书或教学指导书。也可供研究生，设计单位的科技人员参考。