工程流体力学
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作者李宝宽 等 编
出版社科学出版社
ISBN9787030789617
出版时间2024-08
装帧平装
开本16开
定价168元
货号1203369970
上书时间2024-11-24
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目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 流体的属性 2
1.2 量纲、量纲齐次性和单位 3
1.3 流体属性分析 9
1.4 流体质量和重量 9
1.4.1 密度 9
1.4.2 重度 10
1.4.3 相对密度 10
1.5 理想气体定律 11
1.6 黏度 12
1.7 流体的可压缩性 20
1.7.1 流体的体积模量 20
1.7.2 气体的压缩和膨胀 20
1.7.3 声速 23
1.8 蒸气压强 24
1.9 表面张力 26
1.10 本章总结 30
习题 31
第2章 流体静力学 41
2.1 静止流体中的压强及其性质 41
2.2 流体静力学基本方程 42
2.3 压强变化 44
2.3.1 不可压缩流体 45
2.3.2 可压缩流体 49
2.4 标准大气压 51
2.5 压强的测量 52
2.6 液体测压计 55
2.6.1 U形管测压计 55
2.6.2 倾斜管测压计 59
2.7 机械和电子测压计 61
2.8 平壁压力分析 63
2.9 曲壁压力分析 65
2.10 浮力、浮选和稳定性 68
2.10.1 阿基米德原理 68
2.10.2 稳定性 71
2.11 液体的相对平衡 72
2.11.1 线性运动 73
2.11.2 刚体旋转 75
2.12 本章总结 78
习题 79
第3章 伯努利方程 88
3.1 牛顿第二定律 88
3.2 沿流线切线方向的伯努利方程 91
3.3 沿流线法线方向的伯努利方程 96
3.4 沿总流的伯努利方程 99
3.5 静压、滞止压、动压和总压 103
3.6 伯努利方程的应用举例 109
3.6.1 自由射流 109
3.6.2 有限空间内流动 113
3.6.3 流速测量 122
3.7 伯努利方程的水力学意义 128
3.8 伯努利方程应用的限制条件 131
3.8.1 可压缩性的影响 131
3.8.2 非定常伯努利方程 134
3.8.3 旋转效应 136
3.8.4 其他限制 138
3.9 本章总结 138
习题 140
第4章 流体运动学 163
4.1 速度场 163
4.1.1 欧拉和拉格朗日描述 164
4.1.2 一维、二维和三维流动 166
4.1.3 定常和非定常流动 167
4.1.4 流线、脉线和迹线 167
4.2 加速度场 172
4.2.1 质点导数 172
4.2.2 非定常效应 175
4.2.3 对流效应 176
4.2.4 流线坐标 180
4.3 控制体和系统 182
4.4 雷诺输运定理 183
4.4.1 雷诺输运定理的推导 185
4.4.2 物理解释 190
4.4.3 与质点导数的关系 191
4.4.4 定常效应 191
4.4.5 非定常效应 192
4.4.6 移动的控制体 193
4.4.7 控制体的选择 195
4.5 本章总结 196
习题 197
第5章 流体流动的积分分析法 208
5.1 系统、控制体和输运公式 208
5.2 连续性方程 208
5.2.1 连续性方程的推导 208
5.2.2 固定不变形控制体 210
5.2.3 运动不变形控制体 215
5.2.4 变形控制体 218
5.3 动量和动量矩方程 219
5.3.1 动量方程的推导 219
5.3.2 动量方程的应用 221
5.3.3 动量矩方程的推导 224
5.3.4 动量矩方程的应用 225
5.4 能量方程 233
5.4.1 能量方程的推导 233
5.4.2 能量方程的应用 236
5.4.3 能量方程与伯努利方程的比较 241
5.4.4 能量方程在非均匀流动中的应用 248
5.4.5 能量方程与动量方程的结合 251
5.5 本章总结 252
习题 253
第6章 流体流动的微分分析法 267
6.1 流体微元的运动分析 267
6.1.1 速度场和加速度场 267
6.1.2 线应变 268
6.1.3 角变形 270
6.1.4 流体的旋转 272
6.1.5 亥姆霍兹速度分解定理 275
6.2 微分形式的连续性方程 276
6.2.1 连续性方程的推导 276
6.2.2 圆柱坐标系下的连续性方程 279
6.2.3 流函数 279
6.3 微分形式的动量方程 284
6.3.1 微元体受力分析 285
6.3.2 动量方程 288
6.4 无黏性流动 289
6.4.1 欧拉运动方程 289
6.4.2 伯努利方程 290
6.4.3 无旋流动的伯努利方程 291
6.4.4 速度势 294
6.4.5 平面势流与基本解 297
6.4.6 平面势流复势解法 309
6.5 黏性流动 317
6.5.1 应力与变形率 318
6.5.2 纳维-斯托克斯方程 319
6.5.3 圆柱坐标系下的纳维-斯托克斯方程 320
6.6 微分形式的能量方程 320
6.7 本章总结 322
习题 325
第7章 量纲分析 336
7.1 量纲分析与Π定理 336
7.1.1 量纲分析 336
7.1.2 白金汉Π定理 338
7.1.3 Π数的确定 339
7.1.4 量纲分析的补充说明 345
7.2 流体力学中常见的无量纲数 349
7.3 相似原理与模型实验 353
7.4 典型的模型实验应用 358
7.4.1 封闭空间内的流动 360
7.4.2 浸没体周围的流动 363
7.4.3 自由表面的流动 367
7.5 控制方程分析法 371
7.6 本章总结 374
习题 375
第8章 黏性流体内流 395
8.1 管道内流动特性 396
8.1.1 层流和湍流 396
8.1.2 入口段流动和充分发展流动 399
8.1.3 压强和切应力 400
8.2 平行平板间层流 401
8.2.1 固定平板间的定常流动 401
8.2.2 一般库埃特流 404
8.3 管内充分发展层流 406
8.3.1 圆管内层流速度分布 406
8.3.2 泊肃叶定律 408
8.4 管内充分发展湍流 411
8.4.1 层流向湍流的过渡 411
8.4.2 湍流剪切应力 413
8.4.3 湍流速度分布 417
8.5 管道内流动损失 421
8.5.1 沿程阻力损失 421
8.5.2 局部阻力损失 426
8.5.3 非圆形管道内流动损失 437
8.6 管道系统 440
8.6.1 单一管道 441
8.6.2 多管道系统 450
8.7 本章总结 456
习题 457
第9章 黏性流体外流 474
9.1 外流基本特征 475
9.1.1 升力和阻力 475
9.1.2 绕流物体的特点 479
9.2 边界层 482
9.2.1 平板上的边界层特点及厚度 484
9.2.2 普朗特-布拉休斯边界层精确解 488
9.2.3 边界层的动量积分方程 493
9.2.4 层流到湍流边界层的过渡 500
9.2.5 湍流边界层流动 502
9.2.6 压力梯度的影响 507
9.2.7 非零压力梯度的边界层动量积分方程 511
9.3 绕流物体的阻力 512
9.3.1 摩擦阻力 512
9.3.2 形状阻力 514
9.3.3 阻力系数 516
9.4 绕流物体的升力 532
9.4.1 表面压力分布 533
9.4.2 环量 539
9.5 本章总结 543
习题 545
第10章 可压缩流体 560
10.1 热力学基础知识 560
10.1.1 理想气体 560
10.1.2 内能与焓 561
10.1.3 熵 564
10.2 声速、马赫数与马赫锥 566
10.2.1 声速 566
10.2.2 马赫数与马赫锥 569
10.3 一维定常可压缩流能量方程 573
10.3.1 绝能流能量方程 573
10.3.2 等熵流伯努利方程 574
10.3.3 等熵流气动函数 574
10.4 一维变截面定常等熵流 576
10.4.1 截面变化对流动的影响 576
10.4.2 喷管内等熵流 580
10.4.3 等截面管道流动 594
10.5 等截面摩擦管流 594
10.5.1 范诺流 594
10.5.2 瑞利流 608
10.5.3 正激波 614
10.6 二维超声速流动 623
10.7 本章总结 625
习题 630
第11章 流体机械 633
11.1 引言 633
11.2 基础能量方程 634
11.3 离心泵 636
11.3.1 离心泵的性能参数 636
11.3.2 基本理论 639
11.3.3 泵性能特征 645
11.3.4 汽蚀余量 647
11.3.5 泵的选择 651
11.4 相似定律 656
11.4.1 比例定律 658
11.4.2 比转速 660
11.5 轴流泵 661
11.6 风机 663
11.7 水轮机 664
11.7.1 水轮机的工作参数 665
11.7.2 水轮机工作的基本方程 666
11.7.3 反击式水轮机 667
11.8 压缩机 669
11.8.1 离心式压缩机 670
11.8.2 轴流式压缩机 671
11.9 本章总结 671
习题 673
主要参考文献 678
附录A 计算流体力学简介 679
附录B 常用流体的物理性质 688
附录C 平板边界层数据 692
附录D 理想气体可压缩性 694
内容摘要
本书被列为辽宁省优秀自然科学学术著作（重点）、东北大学“十四五”规划教材、东北大学精品教材。本书由浅入深、强调基本原理，突出工程案例，特别是附加了学科故事，并附有大量习题。全书共11章，包括绪论、流体静力学、伯努利方程、流体运动学、流体流动的积分分析法、流体流动的微分分析法、量纲分析、黏性流体内流、黏性流体外流、可压缩流体、流体机械。本书可作为高等学校能源与动力工程、动力机械、核工程等专业的本科生教材，也可供工程技术人员参考。
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