目录

第1章流体物理性质与运动的描述/1

1.1流体质点与连续介质假设/2

1.1.1流体的定义和特征/2

1.1.2流体力学的研究内容和方法/2

1.1.3流体质点与连续介质假设/3

1.1.4流体物理量/4

1.2流体的可压缩性与热膨胀性/4

1.2.1流体的密度与比体积/4

1.2.2流体的可压缩性与热膨胀性/5

1.2.3不可压缩流体假设/6

1.3流体的黏性与导热性/6

1.3.1流体的黏性/6

1.3.2牛顿黏性定律/7

1.3.3流体的黏度/7

1.3.4牛顿流体与非牛顿流体/8

1.3.5无黏性流体的假设/8

1.3.6流体的导热性/9

1.4流体运动的两种描述方法及互相转换/9

1.4.1拉格朗日描述法/10

1.4.2欧拉描述法/10

1.4.3拉格朗日描述法与欧拉描述法之间的联系/11

1.5质点的随体导数/11

1.5.1拉格朗日描述中的随体导数/11

1.5.2欧拉描述中的随体导数/12

1.5.3拉格朗日描述法与欧拉描述法的互相转换/13

1.6迹线与流线、流管与流量/15

1.6.1迹线/16

1.6.2流线/16

1.6.3脉线/18

1.6.4流管与流束/19

1.7运动流体的应变率张量/20

1.7.1亥姆霍兹速度分解定理/20

1.7.2流体微团的运动分析/22

1.7.3流体运动的分类/25

1.8流体中的作用力与应力张量/26

1.8.1体积力/26

1.8.2表面力与应力/27

1.8.3流场中任一点上的应力状态——应力张量/28

1.8.4静止流体与运动的无黏性流体中的应力张量/29

附录Ⅰ笛卡儿张量简介/29

习题/35

第2章流体静力学/41

2.1流体静压强及其特性/42

2.2静止流体的平衡微分方程/43

2.3重力场中静止流体内的压力分布/46

2.4静压力的计量/47

2.5流体的相对平衡/47

2.6静止流体作用在物面上的总压力计算/50

2.6.1平面和曲面上的总压力/50

2.6.2浮力/53

2.7大气的平衡/53

习题/58

第3章流体运动基本方程/63

3.1流体的系统与控制体/64

3.1.1流体的系统/64

3.1.2流场中的控制体/64

3.1.3流体运动应遵循的基本定律/64

3.1.4体积分的随体导数/65

3.1.5基本方程表达形式的选择/66

3.2流体运动的连续性方程/67

3.2.1积分形式的连续性方程/67

3.2.2微分形式的连续性方程/68

3.2.3体积分随体导数的另一种表达式/71

3.3流体的运动方程/71

3.3.1积分形式的运动方程/71

3.3.2微分形式的运动方程/72

3.3.3黏性流体的运动微分方程/74

3.3.4无黏性流体的运动微分方程/77

3.4流体运动的能量方程/77

3.4.1积分形式的能量方程/78

3.4.2微分形式的能量方程/78

3.4.3牛顿流体的内能方程/79

3.5流体的热力学状态方程/81

3.5.1流体的热动平衡假设/81

3.5.2流体的状态方程/81

3.5.3常比热容完全气体的热力学关系式/82

3.5.4正压流体与斜压流体/83

3.6流体动力学基本方程组的封闭性及定解条件/83

3.6.1流体力学分析方法的一般过程/83

3.6.2流体力学的理论模型/84

3.6.3几种常用模型的封闭方程组/84

3.6.4初始条件与边界条件/89

附录Ⅱ正交曲线坐标系中流体运动的基本方程组/93

习题/99

第4章无黏性流体的一维流动/103

4.1流体运动的一维模型及基本方程/104

4.1.1一维流动模型/104

4.1.2无黏性流体一维流动的基本方程/104

4.2不可压缩流体的伯努利方程及其应用/109

4.2.1无黏性流体运动方程的简化/110

4.2.2定常流动的伯努利积分/110

4.2.3伯努利方程的物理意义和几何意义/112

4.2.4伯努利方程的基本应用/113

4.2.5伯努利方程的推广应用/117

4.2.6非定常流动中的伯努利方程/120

4.2.7非惯性坐标系中的伯努利方程/122

4.3动量定理及其应用/124

4.3.1动量方程及其简化/125

4.3.2动量方程的应用/126

4.3.3轴流式涡轮机的欧拉方程/127

4.3.4非惯性坐标系中的动量定理/130

4.4动量矩定理及其应用/131

4.4.1积分形式的动量矩方程/132

4.4.2径流式涡轮机的欧拉方程/132

4.4.3非惯性坐标系中的动量矩定理及其应用/133

习题/135

第5章无黏性流体的平面二维流动/141

5.1流体的有旋运动和无旋运动/142

5.2涡线、涡管、涡束、涡通量/144

5.3速度环量、斯托克斯定理/146

5.4无黏性流体兰姆葛罗米柯型微分方程及应用/149

5.5欧拉积分式和伯努利积分、伯努利方程/150

5.6汤姆孙定理、亥姆霍兹旋涡定理/152

5.6.1汤姆孙定理/153

5.6.2亥姆霍兹旋涡定理/154

5.7有势流动、速度势函数、流函数、流网/155

5.7.1有势流动和速度势函数/155

5.7.2流函数与流网/158

5.8不可压缩平面二维无旋基本流动/162

5.8.1均匀直线流动（平行流）/163

5.8.2点源和点汇/163

5.8.3涡流和点涡/165

5.9简单的平面无旋流动的叠加/168

5.10无环量绕圆柱体的不可压缩二维无旋流动/173

5.11有环量绕圆柱体的不可压缩二维无旋流动/177

5.12不可压缩流体绕流平面叶型的库塔儒可夫斯基升力定理/180

习题/183

第6章黏性不可压缩流体的一维流动/185

6.1量纲数为1的NS方程及流动相似律/186

6.1.1量纲数为1的NS方程/186

6.1.2量纲为1的参数/186

6.1.3流动相似律/187

6.2黏性流体运动的两种流态——层流和湍流/188

6.2.1雷诺实验/188

6.2.2湍流的一般定义和描述/189

6.2.3湍流的统计平均/190

6.2.4不可压缩湍流平均运动的基本方程/192

6.3圆管中的充分发展层流与湍流/192

6.3.1圆管中的层流/193

6.3.2圆管中的湍流/195

6.4管流的沿程压力损失和局部阻力损失/203

6.4.1沿程压力损失/203

6.4.2局部阻力损失/207

6.5黏性总流的伯努利方程及其应用/210

6.5.1黏性总流的伯努利方程/210

6.5.2伯努利方程的应用/212

6.5.3沿程有能量输入或输出的伯努利方程/214

6.6管路的水力计算/214

6.6.1短管/215

6.6.2长管/219

6.7缝隙中的流动/225

6.7.1平行平板间缝隙流动/225

6.7.2圆柱环形缝隙流动/228

6.7.3倾斜平板间缝隙流动/230

6.7.4圆锥缝隙流动/232

6.7.5平行圆盘缝隙流动/233

6.8孔口出流/236

6.8.1孔口出流的分类和基本特征/236

6.8.2薄壁孔口自由出流/237

6.8.3薄壁孔口淹没出流/239

6.8.4厚壁孔口自由出流/240

6.8.5节流气穴与汽蚀/243

习题/244

第7章黏性流体层流的基本运动/251

7.1NS方程的小雷诺数近似解/252

7.1.1斯托克斯方程/252

7.1.2绕圆球小雷诺数流动的斯托克斯解/252

7.1.3绕圆球小雷诺数流动的奥辛解/255

7.2两平行平板间的二维流动/256

7.2.1二维泊肃叶流/256

7.2.2纯剪切流/257

7.2.3二维库特流/257

7.3附壁面流动边界层的基本概念与特征量/258

7.4不可压缩二维层流边界层微分方程/259

7.5不可压缩二维边界层的动量积分关系式/261

7.5.1位移厚度/261

7.5.2动量损失厚度/261

7.5.3能量损失厚度/262

7.5.4卡门动量积分方程/262

7.6定常不可压缩二维层流边界层的布拉修斯相似性解/263

7.7可压缩层流边界层/267

7.7.1可压缩二维层流边界层方程/267

7.7.2完全气体定常可压缩二维层流边界层的相似性解/268

7.7.3可压缩二维边界层的积分关系式/269

习题/270

第8章黏性流体湍流的基本运动/273

8.1湍流的模式理论/274

8.1.1湍流模式建立的依据/274

8.1.2一阶封闭模式/275

8.1.3雷诺应力模式/278

8.1.4代数应力模式/280

8.1.5二方程模式/280

8.1.6双尺度模式/281

8.1.7一方程模式/281

8.1.8各种模式的比较/281

8.2二维边界层/282

8.2.1湍流边界层的结构/282

8.2.2二维湍流边界层方程/284

8.2.3边界层的转捩过程/285

8.2.4影响边界层转捩的几个因素/287

8.2.5转捩位置的预测/288

8.2.6层流边界层分离/289

8.2.7湍流边界层分离/289

8.2.8边界层分离后的再附/291

8.3平板不可压缩二维湍流和混合边界层的近似计算/291

8.3.1定常不可压缩二维湍流边界层的动量积分关系式解法/291

8.3.2平板不可压缩二维层流湍流混合边界层的近似计算/296

8.4绕圆柱体的不可压缩二维流动/297

8.4.1绕圆柱体不可压二维边界层/297

8.4.2绕圆柱流场与Re数的关系/298

8.5湍尾流场/300

8.6可压缩二维湍流边界层方程/304

8.7绕流阻力与边界层控制/305

8.7.1绕流阻力/305

8.7.2边界层控制/306

习题/307第9章气体动力学基础/309

9.1压力波的传播、声速/310

9.2运动点扰源产生的扰动场、马赫数与马赫角/312

9.3可压缩流体运动的三种参考状态/313

9.4可压缩流体一维定常等熵流动的伯努利方程及其应用/314

9.4.1一维定常等熵流动的基本方程/314

9.4.2一维定常等熵流动的伯努利方程及其应用——喷管/316

9.5流动通道中两个不同截面上参数变化与马赫数的关系/320

9.5.1任意两截面间同名参数比与马赫数的关系/320

9.5.2任意截面上的参数与临界参数、滞止参数之间的关系及其速度系数λ/321

9.6不可压缩流体伯努利方程的应用范围/324

9.7正激波/325

9.7.1正激波的形成机理、传播速度及蓝金许贡纽公式/325

9.7.2正激波前、后气流参数的关系/327

9.8超声速气流绕流外凸或内凹固壁面的流动/330

9.8.1膨胀波/330

9.8.2微弱压缩波/331

9.9斜激波/332

9.9.1斜激波的形成/332

9.9.2斜激波前、后气流参数的关系/333

9.9.3超声速气流折转角δ和斜激波角β的关系/335

9.10超声速喷管在非设计工况下的流动分析/337

附录Ⅲ气体动力函数表/339

附录Ⅳ正激波表/341

习题/347

第10章两相流动基础/351

10.1气液两相流动的参数及其意义/352

10.1.1气液两相流动的参数/352

10.1.2气液两相流动的流型/356

10.2气液两相流动的均流模型与分流模型/359

10.2.1气液两相流动的均流模型/359

10.2.2两相流动的分流模型/362

10.3气液两相流动中摩擦阻力、局部阻力及真实含气率的计算/365

10.3.1气液两相流动中摩擦阻力的计算/365

10.3.2气液两相流动中真实含气率的计算/373

10.3.3气液两相流动的局部阻力/376

10.4固定床气固两相流的基本原理/379

10.4.1床层结构参数/379

10.4.2床层阻力/380

10.5流化床气固两相流的基本原理/381

10.5.1流化现象/382

10.5.2临界流化速度和流化床的压降/383

10.6悬浮状气固两相流的基本原理/384

习题/385

第11章流体力学实验基础/387

11.1相似理论和量纲分析/388

11.1.1相似理论/388

11.1.2量纲分析/392

11.2流体力学实验设备简介/395

11.2.1风洞的功能与分类/396

11.2.2低速风洞/396

11.2.3超声速风洞/400

11.2.4水流循环系统/402

11.3流动参数测量/403

11.3.1压力的测量/403

11.3.2流速的测量/408

11.3.3流量的测量/409

11.4流动显示技术/413

11.4.1常规流动显示/414

11.4.2粒子图像测速技术/415

习题/419

第12章计算流体力学基础/421

12.1计算流体力学概述/422

12.2有限差分法/423

12.2.1有限差分法概念/423

12.2.2相容性、收敛性和稳定性/425

12.3模型方程的差分格式/426

12.3.1波动方程/426

12.3.2热传导方程/427

12.3.3无黏性伯格斯方程/428

12.4冯·诺伊曼稳定性分析法和其他著名的差分格式/428

12.5稳定性分析的其他方法和修正方程的概念/431

12.6二维、三维模型方程的差分格式/433

12.7无旋流动的差分计算方法/434

12.7.1高斯赛德尔迭代法/435

12.7.2线迭代法/435

12.7.3等步长点迭代法/436

12.8二维不可压缩黏性流动涡量流函数法/437

12.8.1网格设计/440

12.8.2程序框图/440

12.9平板边界层方程的差分解法/441

12.10NS方程的有限差分法/442

12.10.1压强校正法/444

12.10.2投影法和人工压缩性法/447

12.10.3哈罗泊松方程法和非交错网格下的应用/450

12.10.4BeamWarming差分格式/451

12.11非结构网格有限体积法/452

12.11.1非结构网格的几何描述/452

12.11.2扩散方程的离散格式/453

12.11.3对流扩散方程的离散格式/454

12.11.4流动方程组的离散格式/455

习题/457

习题答案/459

中英文人名对照表/469

参考文献/471