流體力學(xué).上冊(cè)

前言

本教材為準(zhǔn)備學(xué)習(xí)流體力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的工程專業(yè)本科生編寫。對(duì)這類學(xué)生來說，他們需要跨越一條存在于專業(yè)需要和自身知識(shí)結(jié)構(gòu)之間的溝壑。幾乎所有的工程專業(yè)直接或間接都與流體力學(xué)有關(guān)系，隨著科技的發(fā)展和計(jì)算機(jī)軟件的普及，各類工程專業(yè)對(duì)流體力學(xué)知識(shí)的需求日趨增長(zhǎng)。另一方面，大多數(shù)學(xué)生對(duì)流體運(yùn)動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)明顯的比對(duì)固體運(yùn)動(dòng)貧乏。本教材的宗旨是幫助這些學(xué)生順利跨越這道溝壑，使其正確掌握能面向新世紀(jì)要求的流體力學(xué)知識(shí)。在世紀(jì)之交，流體力學(xué)教學(xué)面臨來自兩方面的挑戰(zhàn)：一是流體力學(xué)學(xué)科進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。主要表現(xiàn)在流體力學(xué)的分析手段更為先進(jìn)，處理流動(dòng)問題的能力更為強(qiáng)大，對(duì)流體運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)更加深刻；流體力學(xué)與工程技術(shù)的結(jié)合不再局限于兩個(gè)專業(yè)之間的簡(jiǎn)單合作，而是進(jìn)入了相互融合的階段；流體力學(xué)與其他學(xué)科領(lǐng)域的交叉滲透進(jìn)一步深入和擴(kuò)大等。為了適應(yīng)這些變化，要求教材的體系和內(nèi)容必須作相應(yīng)調(diào)整和更新。二是教學(xué)課時(shí)壓縮。在保證基本內(nèi)容和適當(dāng)增加擴(kuò)展內(nèi)容的前提下，要求教材在內(nèi)容編排上更加科學(xué)合理，敘述精練準(zhǔn)確，有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并加強(qiáng)多種媒體形式的輔助教學(xué)等。根據(jù)以上要求，本書在以下幾方面作了探索：(1)改變傳統(tǒng)模式，建立新的內(nèi)容體系。將本教材分為緒論篇、基礎(chǔ)篇、專題篇和應(yīng)用與進(jìn)展篇四部分，約200個(gè)知識(shí)點(diǎn)。緒論篇綜述了流體力學(xué)在推動(dòng)社會(huì)和科技發(fā)展中所起的重要作用；基礎(chǔ)篇圍繞流體力學(xué)三大要素(流體、運(yùn)動(dòng)和力)介紹各專業(yè)共同必須具備的基本概念、觀點(diǎn)、理論和方法；專題篇介紹運(yùn)用基本理論和方法對(duì)五個(gè)不同類型流動(dòng)問題的分析求解過程和有代表性的結(jié)果，供不同專業(yè)選用；應(yīng)用與進(jìn)展篇介紹流體力學(xué)在三個(gè)工程領(lǐng)域中的應(yīng)用，及在計(jì)算流體力學(xué)和測(cè)量技術(shù)等領(lǐng)域中的進(jìn)展。(2)改變傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，建立枝狀開放式結(jié)構(gòu)。將本教材分為四個(gè)層次，各層次均具有相對(duì)獨(dú)立性和可擴(kuò)展性。如在B篇下，Bl相當(dāng)于章，B1．1相當(dāng)于節(jié)，B1．1．1為知識(shí)點(diǎn)。例題以知識(shí)點(diǎn)名標(biāo)號(hào)排序(第一道與知識(shí)點(diǎn)同名，第二道起分別加A，B，C等)；習(xí)題以節(jié)名標(biāo)號(hào)排序。補(bǔ)充新的例題或習(xí)題均不打亂其他知識(shí)點(diǎn)或節(jié)中例題或習(xí)題的排序。

內(nèi)容概要

　　《流體力學(xué)》分上、中、下三冊(cè)，內(nèi)容包括緒論篇、基礎(chǔ)篇、專題篇、應(yīng)用與進(jìn)展篇，共分16章。緒論篇綜述流體力學(xué)在推動(dòng)社會(huì)和科技發(fā)展中的重要作用；基礎(chǔ)篇圍繞流體力學(xué)三大要素介紹各專業(yè)共同必須具備的力學(xué)概念、觀點(diǎn)、基本理論和分析方法；專題篇介紹運(yùn)用基本理論與方法對(duì)五個(gè)專題不同類型流動(dòng)問題的分析和求解過程，及有代表性的結(jié)果；應(yīng)用與進(jìn)展篇介紹流體力學(xué)在三個(gè)工程領(lǐng)域中的應(yīng)用，及在計(jì)算流體力學(xué)和測(cè)量技術(shù)中的進(jìn)展。

作者簡(jiǎn)介

丁祖榮  1944年生于江蘇省無錫市，1962年畢業(yè)于上海市曹楊中學(xué)，1968年畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代力學(xué)系。1981年于上海交通大學(xué)獲碩士學(xué)位，同年任教于上海交通大學(xué)工程力學(xué)系?，F(xiàn)任上海交通大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。主編教育部《新世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)課程流體力學(xué)》、《流體力學(xué)多媒體電子教案（緒論篇）》等。任中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)、中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)生物力學(xué)專業(yè)委員會(huì)《醫(yī)用生物力學(xué)》雜志編委，上海市生物力學(xué)專業(yè)委員會(huì)委員，獲2000年度中國(guó)高?？萍歼M(jìn)步二等獎(jiǎng)、2002年度軍隊(duì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)等。研究領(lǐng)域?yàn)樯锪W(xué)（生物流體力學(xué)）。

書籍目錄

A 緒論篇 A1 緒論 A1.1 流體運(yùn)動(dòng)與流體力學(xué) A1.1.1 有關(guān)流體運(yùn)動(dòng)的三個(gè)問題 A1.1.2 流體力學(xué)的任務(wù) A1.2 流體力學(xué)與科學(xué) A1.3 流體力學(xué)與工程技術(shù) A1.4 流體力學(xué)研究方法 A1.4.1 理論分析方法 A1.4.2 實(shí)驗(yàn)方法 A1.4.3 數(shù)值方法 A1.5 單位制 B 基礎(chǔ)篇 B1 流體及其物理性質(zhì) B1.1 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) B1.1.1 流體的宏觀特性 B1.1.2 流體質(zhì)點(diǎn)概念 B1.1.3 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) B1.2 流體的易變形性 B1.3流體的粘性 B1.3.1 流體粘性的表現(xiàn) B1.3.2 牛頓粘性定律 B1.3.3 粘度 B1.4 流體的其他物理性質(zhì) B1.4.1 流體的可壓縮性 B1.4.2 表面張力 B1.5 流體模型分類 B1.5.1 無粘性流體與粘性流體 B1.5.2 可壓縮流體與不可壓縮流體 B1.5.3 其他流體類型 習(xí)題 B2 流動(dòng)分析基礎(chǔ) B2.1 描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法 B2.1.1 拉格朗日法 B2.1.2 歐拉法 B2.2 速度場(chǎng) B2.2.1 流量與平均速度 B2.2.2 一維、二維與三維流動(dòng) B2.2.3 定常與不定常流動(dòng) B2.3 流體運(yùn)動(dòng)的幾何描述 B2.3.1 跡線 B2.3.2 流線 B2.3.3 脈線 B2.3.4 流體線 B2.3.5 流管、流束與總流 B2.4 流體質(zhì)點(diǎn)的隨體導(dǎo)數(shù) B2.4.1 加速度場(chǎng) B2.4.2 質(zhì)點(diǎn)導(dǎo)數(shù) B2.5 一點(diǎn)鄰域內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)分析 B2.5.1 亥姆霍茲速度分解定理 B2.5.2 流體元的變形 B2.5.3 流體元的旋轉(zhuǎn) B2.6 幾種流動(dòng)分類 B2.6.1 層流與湍流 B2.6.2 內(nèi)流與外流 B2.6.3 無旋流動(dòng)與有旋流動(dòng) B2.7 常用的流動(dòng)分析方法 B2.7.1 基本的物理定律 B2.7.2 系統(tǒng)與控制體分析法 B2.7.3 微分與積分方法 B2.7.4 量綱分析法 習(xí)題 B3 微分形式的基本方程 B3.1 微分形式的質(zhì)量守恒方程 B3.1.1 流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性原理 B3.1.2 微分形式的連續(xù)性方程 B3.2 作用在流體元上的力 B3.2.1 體積力與表面力 B3.2.2 重力場(chǎng) B3.2.3 流體應(yīng)力場(chǎng) B3.3 微分形式的動(dòng)量方程 B3.4 納維-斯托克斯方程 B3.5 邊界條件與初始條件 B3.6 壓強(qiáng)場(chǎng) B3.6.1 靜止流體中的壓強(qiáng)分布 B3.6.2 壓強(qiáng)計(jì)示方式與單位 B3.6.3 運(yùn)動(dòng)流體中的壓強(qiáng)分布 B3.6.4 空化與空蝕 習(xí)題 B4 積分形式的基本方程 B4.1 流體系統(tǒng)的隨體導(dǎo)數(shù) B4.1.1 控制體的選擇 B4.2 積分形式的連續(xù)性方程 B4.2.1 固定的控制體 B4.2.2 運(yùn)動(dòng)的控制體 B4.3 伯努利方程及其應(yīng)用 B4.3.1 沿流線的伯努利方程 B4.3.2 沿總流的伯努利方程 B4.3.3 伯努利方程的水力學(xué)意義 B4.3.4 不定常流伯努利方程 B4.4積介形式的動(dòng)量方程及其應(yīng)用 B4.4.1 固定的控制體 B4.4.2 勻速運(yùn)動(dòng)的控制體 B4.5 積分形式的動(dòng)量矩方程 B4.5.1 固定的控制體 B4.5.2 旋轉(zhuǎn)的控制體 B4.6 積分形式的能量方程 B4.6.1 固定的控制體 B4.6.2 能量方程與伯努利方程比較 習(xí)題 B5 量綱分析與相似原理 B5.1 量綱與物理方程的量綱齊次性 B5.2 量綱分析與Ⅱ定理 B5.2.1 Ⅱ定理 B5.2.2 量綱分析法 B5.3 流動(dòng)相似與相似準(zhǔn)則 B5.3.1 流動(dòng)相似 B5.3.2 相似準(zhǔn)則 B5.4 相似準(zhǔn)則數(shù)的確定 B5.5 常用的相似準(zhǔn)則數(shù) B5.6 模型實(shí)驗(yàn)與相似原理 B5.6.1 模型實(shí)驗(yàn) B5.6.2相似原理 B5.6.3 關(guān)于相似原理的討論 習(xí)題 附錄A 常用流體的物理性質(zhì) 附錄B 單位換算表 附錄C 有關(guān)數(shù)學(xué)公式 主要參考文獻(xiàn) 習(xí)題答案 索引 例題索引 Synopsis Contents 作者簡(jiǎn)介

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   B2.7 常用的流動(dòng)分析方法 B2.7.1 基本的物理定律 作為物理學(xué)的一個(gè)分支，流體力學(xué)運(yùn)用自然界普遍遵循的物理學(xué)基本定律對(duì)流體運(yùn)動(dòng)作理論分析。從這些定律出發(fā)，結(jié)合流體的物理特性和運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，建立描述流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)方程組，再結(jié)合流體運(yùn)動(dòng)的邊界條件和初始條件，求解這些方程組可獲得關(guān)于流體運(yùn)動(dòng)普遍規(guī)律的知識(shí)。這些基本的物理定律主要包括： （1）質(zhì)量守恒定律； （2）牛頓運(yùn)動(dòng)定律（動(dòng)量和動(dòng)量矩守恒定律）； （3）熱力學(xué)第一定律（能量守恒定律）等。 還要補(bǔ)充反映流體屬性的本構(gòu)方程，例如牛頓粘性定律、氣體狀態(tài)方程等。并不是每一個(gè)流動(dòng)問題都需要同時(shí)運(yùn)用這些定律和方程。本書大部分章節(jié)討論不可壓縮流體模型的運(yùn)動(dòng)，不需要考慮熱力學(xué)問題，只要應(yīng)用前兩個(gè)定律（其中動(dòng)量矩守恒定律主要用于旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械中的流動(dòng)）。僅在討論可壓縮流體模型的運(yùn)動(dòng)時(shí)，才涉及熱力學(xué)定律和狀態(tài)方程。 在運(yùn)用基本物理定律對(duì)流體運(yùn)動(dòng)作理論分析時(shí)，主要采用的分析方法有系統(tǒng)和控制體分析法、微分和積分方法及量綱分析法等。事實(shí)上，在流體運(yùn)動(dòng)的某些領(lǐng)域（如湍流運(yùn)動(dòng)），純粹的理論分析遇到相當(dāng)大的困難，必須與實(shí)驗(yàn)方法密切結(jié)合才能取得進(jìn)展，特別在工程應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)更是如此。 B2.7.2 系統(tǒng)與控制體分析法 在剛體力學(xué)和固體力學(xué)中常用自由體或分離體來分析指定物體或物體部分的運(yùn)動(dòng)和受力狀況，例如跟蹤物體的運(yùn)動(dòng)軌跡（如炮彈離膛以后的飛行路線及是否擊中目標(biāo)）或觀察物體的變形（如一根梁在荷載作用下的彎曲撓度是否超出允許的范圍）等，該指定物體必須是容易被識(shí)別和跟蹤的。自由體和分離體相當(dāng)于流體力學(xué)中的“系統(tǒng)”概念。

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