工程流体力学
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作者建伟伟 编
出版社化学工业出版社
ISBN9787122345332
出版时间2020-06
装帧平装
开本16开
定价49元
货号1202078778
上书时间2024-11-25
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目录
第1章绪论1
1.1流体力学的研究内容和研究方法1
1.1.1流体力学的研究内容1
1.1.2流体力学的研究方法1
1.2流体力学的起源与发展2
1.3流体力学在工程中的地位4
1.4流体的概念5
1.5流体的连续介质模型假设6
1.6流体的物理性质7
1.6.1流体的密度、重度和相对密度7
1.6.2流体的压缩性和膨胀性8
1.6.3流体的黏性11
1.6.4表面张力13
1.7作用在流体上的力——表面力和质量力15
1.7.1表面力15
1.7.2质量力(体积力)15
习题16
第2章流体静力学18
2.1流体静压强特征及表示方法18
2.1.1流体静压强的特征18
2.1.2压强的表示方法19
2.2流体平衡微分方程21
2.2.1流体平衡微分方程的建立21
2.2.2压强差公式23
2.2.3势函数23
2.2.4等压面24
2.3重力作用下的流体平衡25
2.3.1静力学基本方程25
2.3.2静力学基本方程的物理意义和几何意义26
2.4相对平衡状态下流体内部压强分布28
2.4.1水平等加速直线运动在液体的相对平衡28
2.4.2等角速旋转容器中液体的相对平衡29
2.5静止流体与固体壁面的相互作用33
2.5.1静止流体作用在平面上的总压力34
2.5.2静止流体作用在曲面上的总压力37
2.5.3压力体及其组成39
习题40
第3章流体力学基本方程45
3.1描述流体运动的方法45
3.1.1拉格朗日法45
3.1.2欧拉法46
3.2流体流动的分类47
3.2.1定常流动和非定常流动47
3.2.2一维、二维和三维流动48
3.3流体流动的基本概念48
3.3.1迹线和流线48
3.3.2流管和流束51
3.3.3缓变流和急变流51
3.3.4水力半径52
3.3.5流量和平均流速53
3.4连续方程54
3.4.1一维流动连续方程54
3.4.2空间运动微分形式的连续方程55
3.5理想流体运动微分方程57
3.6伯努利方程及其应用58
3.6.1理想流体的伯努利方程58
3.6.2黏性流体总流的伯努利方程60
3.6.3伯努利方程在工程中的应用62
3.6.4垂直于流线方向的压强和速度变化66
3.7定常流动的动量方程和动量矩方程68
习题73
第4章理想流体有旋和无旋运动79
4.1流体微团运动分析79
4.1.1流体微团的速度分解式79
4.1.2速度分解的物理意义80
4.1.3有旋运动和无旋运动82
4.2速度势和流函数83
4.2.1速度势函数83
4.2.2流函数84
4.2.3流网86
4.3微分形式的连续方程88
4.4理想流体运动方程89
4.4.1理想流体运动方程推导89
4.4.2定解条件92
4.4.3正压流体93
4.5理想流体运动方程的积分93
4.5.1欧拉积分93
4.5.2伯努利积分94
4.6漩涡理论基础95
4.6.1基本概念95
4.6.2速度环量、斯托克斯定理95
4.6.3汤姆孙定理、亥姆霍兹三定理98
4.6.4二元漩涡的速度和压强分布100
4.7简单的平面势流及叠加101
4.7.1几种简单的平面势流101
4.7.2平面势流的叠加105
4.8流体对圆柱体的绕流108
4.8.1匀速绕流圆柱体的平面流动108
4.8.2匀速绕流圆柱体有环流的平面流动110
4.9流体通过叶栅的流动112
习题117
第5章黏性流体动力学121
5.1黏性流体的剪切运动与流态121
5.2黏性流体运动微分方程123
5.2.1作用在流体上的应力分析123
5.2.2应力形式的运动微分方程124
5.2.3广义牛顿内摩擦定律125
5.2.4黏性流体运动微分方程——NavierStokes方程127
5.2.5能量方程130
5.3不可压缩流体的层流流动131
5.3.1平行平板间流体层流流动131
5.3.2流体动力润滑133
5.3.3环形管道中流体的层流流动135
5.3.4流体绕过圆球小雷诺数的层流流动138
5.4射流与尾迹140
5.4.1射流140
5.4.2尾迹142
5.5流动阻力与流动损失143
5.5.1流动阻力143
5.5.2流动损失149
习题155
第6章边界层理论157
6.1边界层理论概述157
6.1.1边界层理论的形成与发展157
6.1.2边界层理论存在的问题158
6.1.3边界层理论的发展158
6.2边界层理论的引入159
6.3边界层基础理论159
6.3.1边界层理论的概念159
6.3.2边界层的主要特征161
6.3.3边界层分离162
6.3.4层流边界层和紊流边界层164
6.3.5边界层厚度165
6.4边界层理论的应用167
6.4.1边界层理论在低比转速离心泵叶片设计中的应用167
6.4.2边界层理论在高超声速飞行器气动热工程算法中的应用168
6.4.3基于边界层理论的叶轮的仿真168
6.5湍流边界层中的传热169
6.5.1湍流边界层能量方程的求解169
6.5.2热边界层的壁面定律——湍流能量方程的解170
6.5.3恒定自由流、定壁温条件下的湍流传热解173
6.5.4散逸湍流边界层174
6.5.5表面粗糙度的影响176
习题177
第7章气体的一元流动179
7.1气体的特性179
7.1.1气体体积的变化179
7.1.2气体的黏度变化180
7.1.3双气体静力学欧拉平衡方程181
7.2气体的基本方程182
7.2.1气体的Bernoulli方程的基础理论182
7.2.2气体的Bernoulli方程的描述和应用184
7.3声速和马赫数186
7.3.1声速186
7.3.2马赫数187
7.3.3气体流速与密度的关系188
7.3.4气体流速与流道断面积的关系189
7.4气体在管道中的等温流动189
7.4.1基本方程189
7.4.2流动特征分析190
7.5气体在绝热管道中的流动191
7.5.1基本方程191
7.5.2流动特征分析192
7.6气体的两种状态192
7.6.1滞止参数192
7.6.2临界状态参数193
7.7喷管的计算和分析194
7.7.1收缩喷管194
7.7.2拉瓦尔喷管195
7.8气体射流196
7.8.1自由射流的基本规律196
7.8.2两种自由射流相遇200
7.8.3同心射流的混合201
7.8.4限制射流特点201
7.9喷射器202
7.9.1喷射器的基本原理202
7.9.2喷射器的效率及合理尺寸204
7.9.3关于喷射式烧嘴的力学计算206
7.9.4关于喷射式烧嘴的喷射比及自动化比例210
习题211
第8章流动阻力和能量损失213
8.1沿程损失和局部损失213
8.1.1流动阻力和能量损失的分类213
8.1.2能量损失的计算公式213
8.2层流、紊流与雷诺数214
8.2.1雷诺实验214
8.2.2两种流态的判别标准215
8.2.3流态分析216
8.2.4黏性底层217
8.3管道中层流的速度分布218
8.3.1均匀流基本方程218
8.3.2圆管层流的速度分布、沿程损失219
8.4圆管内湍流的运动特征221
8.4.1紊流运动的特征221
8.4.2紊流切应力、普朗特混合长度理论223
8.4.3圆管紊流流速分布225
8.5沿程阻力及其影响因素226
8.5.1沿程阻力系数及其影响因素的分析226
8.5.2尼古拉兹实验226
8.5.3沿程阻力系数λ的计算公式228
8.6局部阻力及其影响因素231
8.6.1局部水头损失发生的原因232
8.6.2弯管的局部损失234
8.6.3三通的局部损失234
8.6.4圆管突然扩大的局部水头损失235
8.6.5各种管路配件的局部阻力系数236
习题237
第9章量纲分析与相似原理240
9.1量纲与物理方程的量纲齐次性240
9.1.1物理量的类别和量纲240
9.1.2量纲齐次性原理241
9.2量纲分析与π定理242
9.2.1π定理243
9.2.2量纲分析法243
9.3流动相似与相似准则246
9.3.1流动相似246
9.3.2相似准则247
9.4相似准则数的确定248
9.5常用的相似准则数250
9.6模型实验与相似原理253
9.6.1模型实验253
9.6.2相似原理253
9.6.3关于相似原理的讨论255
习题256
第10章一些流动现象的分析260
10.1物体在外太空的形状——流体的特性260
10.2覆杯实验的原理——与液体的不易压缩性有关261
10.3气塞现象——气体的易压缩性263
10.4气球放气时的推力——动量定理与力264
10.5水火箭的推力——推力与介质无关265
10.6涡轮喷气发动机的推力——作用在什么部件上?266
10.7总压的意义和测量——总压不是流体的性质267
10.8压力随流速变化的理解——基于力或能量269
10.9冲力与滞止压力——动量方程与伯努利方程的关系271
10.10射流的压力——压力主导流动272
10.11水龙头对流速的控制——管内总压决定射流速度274
10.12捏扁胶管出口增加流速——总压决定射流速度275
10.13吸气与吹气——压力主导流动276
10.14建筑与风——复杂的三维非定常流动277
10.15科恩达效应——黏性作用必不可少278
10.16雨滴的形状——由表面张力和大气压力决定280
10.17赛车中的真空效应——主要与来流速度相关281
10.18质量越大射程越远——尺度效应282
10.19河流倾向于走弯路——压力主导的通道涡283
10.20旋转茶水中的茶叶向中心汇聚——通道涡285
10.21河底的铁牛逆流而上——压力主导的马蹄涡285
附录287
附录1水的黏性系数287
附录2空气的黏性系数287
参考文献288
内容摘要
本书共分10章，前三章为流体力学基础理论介绍，包括流体力学基本概念、研究方法、运动微分方程、动量方程和能量方程的推导，是流体力学知识体系的核心内容。第4章对理想流体的流动做了介绍，主要包括势函数、流函数的介绍，势流的叠加以及圆柱体的扰流流动。第5章和第6章针对实际流体的流动加以介绍，主要包括黏性流体运动微分方程、黏性流体运动的分类以及几种简单的流动分析、边界层理论。第7章介绍了管路流动的阻力损失以及减少损失的措施。第8章介绍了流动问题的分析方法。第9章对气体流动加以介绍，包括气体流动基本概念和基本方程。第10章介绍了流体力学对解决火力发电厂实际问题的应用。本书适合高等学校能源动力类、石化类等相关专业的师生阅读参考。
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