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主要符号表1

引言1

0.1 流体力学的应用1

0.2 流体力学的内容及发展2

0.3 工程流体力学的学习3

1 流体性质4

1.1 流体的定义4

1.2 密度与可压缩性4

1.3 理想气体及状态方程8

1.4 粘性9

1.5 表面张力14

1.6 液体的蒸汽压力16

本章小结17

习题18

2 流体静力学20

2.1 作用在流体上的力20

2.1.1 质量力20

2.1.2 表面力20

2.2 流体静压力及其特性21

2.2.1 流体静压力21

2.2.2 流体静压力的特性21

2.3 流体的平衡微分方程22

2.3.1 流体的平衡微分方程22

2.3.2 力的势函数和有势力23

2.3.3 等压面24

2.4 重力场中流体的平衡24

2.4.1 静力学基本方程24

2.4.2 静力学基本方程的物理意义与几何意义25

2.4.3 绝对压力相对压力真空26

2.5 非惯性坐标系中液体平衡28

2.5.1 等加速直线运动容器内液体的相对平衡28

2.5.2 等角速度旋转容器中液体的相对平衡29

2.6 液柱式测压计33

2.6.1 测压管34

2.6.2 U形管测压计34

2.6.3 U形管差压计35

2.6.4 倾斜微压计35

2.7 静止液体作用在平面上的总压力37

2.7.1 总压力的大小38

2.7.2 总压力的作用点38

2.8 静止液体作用在曲面上的总压力42

2.8.1 总压力的大小和方向42

2.8.2 总压力的作用点43

2.8.3 压力体43

2.9 浮力原理46

本章小结49

习题50

3 流体动力学基础57

3.1 流场及其描述方法57

3.2 流动的分类59

3.2.1 按流体性质分类59

3.2.2 按与时间的关系分类59

3.2.3 按与空间的关系分类59

3.2.4 按运动状态分类60

3.3 流体流动的基本术语和概念60

3.3.1 迹线60

3.3.2 流线60

3.3.3 流管、流束和总流61

3.3.4 过流断面及水力要素62

3.3.5 流量和平均流速62

3.3.6 稳定流动的类型63

3.4 系统与控制体64

3.4.1 系统与控制体的概念64

3.4.2 系统内的某种物理量对时间的全导数公式64

3.5 一维流动的连续性方程66

3.6 理想流体一维稳定流动伯努里能量方程68

3.6.1 欧拉方程68

3.6.2 伯努里方程69

3.6.3 理想流体一维稳定流动能量方程的物理意义和几何意义70

3.6.4 理想流体相对运动的伯努里方程70

3.7 沿流线主法线方向的压力和速度变化71

3.8 粘性流体总流的伯努里方程73

3.8.1 粘性流体微元流束的伯努里方程73

3.8.2 粘性流体总流的伯努里方程73

3.8.3 恒定气体流动的伯努里方程74

3.9 伯努里方程的应用75

3.10 动量方程与动量矩方程80

3.10.1 动量方程80

3.10.2 动量矩方程81

本章小结87

习题88

4 量纲分析与相似原理95

4.1 单位和量纲95

4.2 相似性原理96

4.2.1 几何相似96

4.2.2 运动相似97

4.2.3 动力相似97

4.3 相似准则数98

4.3.1 欧拉（Eu）数98

4.3.2 弗汝德（Fr）数98

4.3.3 雷诺（Re）数99

4.3.4 马赫（Ma）数99

4.3.5 韦伯（We）数99

4.4 近似模型试验100

4.5 量纲分析102

4.5.1 瑞利法103

4.5.2 π定理104

本章小结107

习题108

5 管内不可压缩流体流动110

5.1 管内层流流动及粘性摩擦损失110

5.1.1 层流与湍流流动110

5.1.2 等截面管道内沿程能量损失111

5.1.3 圆管道内切应力分布113

5.1.4 圆管道内层流流动及粘性摩擦损失113

5.1.5 层流流动入口段长度115

5.2 湍流流动及沿程摩擦阻力计算117

5.2.1 湍流旋涡粘度与混合长度理论117

5.2.2 湍流流动中的粘性底层119

5.2.3 湍流流动中的速度分布121

5.2.4 沿程摩擦阻力系数计算123

5.2.5 摩擦系数曲线图（莫迪Moody图）124

5.3 简单管道内流动计算125

5.4 局部阻力损失130

5.4.1 管道进口损失131

5.4.2 突然扩大损失132

5.4.3 渐扩管损失133

5.4.4 管道出口损失134

5.4.5 渐缩管损失134

5.4.6 弯管损失134

5.4.7 其他局部构件阻力损失135

5.5 管路流动计算136

5.5.1 简单管路流动阻力计算136

5.5.2 管道中有泵、风机和水轮机时的管路计算137

5.6 管路及管网阻力计算139

5.6.1 串联管路139

5.6.2 并联管路142

5.6.3 分叉管路系统144

5.6.4 管网计算146

5.7 管路中的水锤现象148

本章小结150

习题151

6 绕流流动与边界层154

6.1 绕流流动阻力与边界层154

6.1.1 绕流流动阻力154

6.1.2 边界层155

6.2 平板边界层的摩擦阻力155

6.2.1 平板边界层动量方程155

6.2.2 平板层流边界层的摩擦阻力157

6.2.3 平板湍流边界层的摩擦阻力158

6.2.4 平板边界层具有过渡区时的摩擦阻力160

6.3 曲面物体绕流阻力160

6.3.1 边界层分离和压差阻力160

6.3.2 流体绕流曲面物体的阻力162

6.3.3 流体绕流长柱体的阻力166

6.4 升力168

6.5 气体射流169

6.5.1 射流结构与特征169

6.5.2 圆断面射流参数计算170

6.6 纳维尔-斯托克斯方程（N-S方程）及其求解172

6.6.1 粘性应力分析172

6.6.2 粘性力173

6.6.3 N-S方程173

6.6.4 N-S方程的求解174

本章小结176

习题177

7 理想流体流动179

7.1 连续性方程179

7.2 非旋转流动180

7.3 速度环量与旋涡量182

7.4 流函数183

7.5 基本流动的流场与流场叠加184

7.5.1 均匀直线流动184

7.5.2 源流或汇流184

7.5.3 流场叠加184

7.6 速度势186

7.7 流网187

本章小结190

习题191

8 流体测量193

8.1 流体物性测量193

8.2 静压测量195

8.3 用毕托（Pitot）管测量流速196

8.4 测量速度的其他方法197

8.4.1 水流计和风速仪197

8.4.2 热线风速仪197

8.4.3 漂浮测量197

8.4.4 照相和光学测量197

8.4.5 激光技术198

8.4.6 其他测速仪器与方法198

8.5 流量测量198

8.6 孔口、喷嘴和管嘴出流199

8.6.1 出流的定义199

8.6.2 出流系数199

8.6.3 自由出流的水头损失200

8.6.4 淹没出流的水头损失200

8.7 文丘里（Venturi）流量计203

8.8 喷嘴流量计204

8.9 孔板流量计205

8.10 可压缩流体的流量测量207

8.11 测量流量的其他方法209

本章小结209

习题210

9 可压缩流体的流动212

9.1 音速马赫数212

9.1.1 音速212

9.1.2 马赫数（Ma数）213

9.1.3 微弱扰动在气体中的传播214

9.2 气体一维定常等熵流动215

9.2.1 基本方程215

9.2.2 三种特定状态216

9.2.3 速度系数218

9.3 喷管中的等熵流动219

9.3.1 气流参数与通道截面的关系219

9.3.2 喷管220

9.4 有摩擦的绝热管流223

9.4.1 有摩擦管流流动分析223

9.4.2 有摩擦管流中气流参数的计算224

9.5 在等截面管中有摩擦的等温流动226

9.6 超音速气流的绕流与激波228

9.6.1 激波的产生及分类228

9.6.2 正激波的形成及传播速度229

9.6.3 膨胀波230

9.6.4 斜激波231

9.7 激波前后气流参数的关系232

9.7.1 正激波前后气流参数的关系232

9.7.2 斜激波前后气流参数的关系236

9.7.3 波阻的概念239

9.8 变截面管流变工况流动分析241

9.8.1 收缩喷管变工况流动分析241

9.8.2 喷管出口处的流速、流量及面积比241

9.8.3 缩放喷管变工况流动分析242

本章小结245

习题246

习题答案248

专业词汇中英文对照254

参考文献263