工程流體力學(xué)

前言

　　本書(shū)是根據(jù)教育部、財(cái)政部關(guān)于實(shí)施“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”的精神和加強(qiáng)新教材建設(shè)的指導(dǎo)思想，為適應(yīng)高等學(xué)校專業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、適應(yīng)學(xué)科發(fā)展和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的需要而編寫(xiě)的。本書(shū)是為普通高等學(xué)校地質(zhì)工程、石油工程等專業(yè)的流體力學(xué)課程編寫(xiě)的一本教材。以培養(yǎng)學(xué)生的工程技術(shù)應(yīng)用能力為指導(dǎo)思想，重視學(xué)生對(duì)基本理論、基本知識(shí)和基本技能的掌握。在內(nèi)容上，強(qiáng)調(diào)針對(duì)性和適用性，力求少而精，同時(shí)盡量體現(xiàn)地學(xué)類(lèi)專業(yè)的特色，適應(yīng)學(xué)科發(fā)展和教學(xué)需要。本書(shū)主要用于30～40學(xué)時(shí)本科流體力學(xué)課程教學(xué)參考用書(shū)，也可供相關(guān)從業(yè)技術(shù)人員參考。本書(shū)是在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版的《工程流體力學(xué)》一書(shū)的基礎(chǔ)之上，對(duì)原教材進(jìn)行修編和改編而完成的。在編寫(xiě)過(guò)程中，考慮到一些高等學(xué)校在流體力學(xué)課程學(xué)時(shí)的精簡(jiǎn)，對(duì)原書(shū)的內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)?shù)膭h減、修改和補(bǔ)充：一、 刪減了原書(shū)中不適應(yīng)專業(yè)需要的縫隙流和氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)章節(jié)的內(nèi)容；二、 對(duì)原書(shū)中流體運(yùn)動(dòng)學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了修改和補(bǔ)充，增加了平面有勢(shì)流動(dòng)和合成流動(dòng)；三、對(duì)原書(shū)每章節(jié)的習(xí)題進(jìn)行了補(bǔ)充和修改，增加了思考題及其計(jì)算題的數(shù)量，刪減部分習(xí)題，利于學(xué)生自學(xué)和教學(xué)選用。本書(shū)由中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）石奎負(fù)責(zé)主編，李田軍負(fù)責(zé)部分內(nèi)容的編寫(xiě)和全部?jī)?nèi)容的初審，全書(shū)由石奎統(tǒng)稿。本書(shū)由中國(guó)地質(zhì)大學(xué)李同林教授審閱，并提出了很多寶貴的意見(jiàn)和建議，在這里表示由衷的感謝。感謝中國(guó)地質(zhì)大學(xué)力學(xué)課部的大力支持和協(xié)助。由于作者水平有限，時(shí)間緊迫，書(shū)中難免有疏漏之處，懇請(qǐng)讀者提出寶貴意見(jiàn)和批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書(shū)簡(jiǎn)要介紹了流體力學(xué)的任務(wù)和發(fā)展史、流體的性質(zhì)及力學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)介紹了流體靜力學(xué)、流體運(yùn)動(dòng)學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、流動(dòng)阻力和能量損失，孔口、管嘴出流和有壓管流，量綱分析和相似原理。本書(shū)以培養(yǎng)學(xué)生工程技術(shù)應(yīng)用能力為指導(dǎo)思想，重視學(xué)生對(duì)基本理論、基本知識(shí)和基本技能的掌握。    本書(shū)可作為普通高等學(xué)校地質(zhì)工程、石油工程等專業(yè)的流體力學(xué)課程教材，也可作為相關(guān)從業(yè)技術(shù)人員的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章 緒論  1.1 概述  1.2 流體的連續(xù)介質(zhì)模型  1.3 流體的主要物理性質(zhì)    1.3.1 慣性、質(zhì)量與密度    1.3.2 黏性    1.3.3 壓縮性和膨脹性  1.4 作用在流體上的力  習(xí)題第2章 流體靜力學(xué)  2.1 靜壓強(qiáng)及其特性  2.2 流體平衡微分方程    2.2.1 流體平衡微分方程    2.2.2 等壓面方程  2.3 流體靜力學(xué)基本方程    2.3.1 重力作用下的流體平衡方程    2.3.2 流體靜力學(xué)基本方程的意義    2.3.3 壓強(qiáng)的計(jì)量單位和表示方法  2.4 液體的相對(duì)平衡    2.4.1 容器作等加速直線運(yùn)動(dòng)    2.4.2 容器作勻角速度旋轉(zhuǎn)  2.5 靜水總壓力計(jì)算    2.5.1 液體對(duì)平面面壁的作用力    2.5.2 液體對(duì)曲面面壁的作用力  2.6 浮力定律及固體在液體中的沉浮問(wèn)題    2.6.1 潛體的穩(wěn)定性    2.6.2 浮體的穩(wěn)定性  習(xí)題第3章 流體運(yùn)動(dòng)學(xué)  3.1 研究流體運(yùn)動(dòng)的方法    3.1.1 拉氏法    3.1.2 歐拉法  3.2 流場(chǎng)的基本概念  3.3 流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程    3.3.1 三維流動(dòng)、二維流動(dòng)的連續(xù)性方程    3.3.2 一維恒定流動(dòng)的連續(xù)性方程  3.4 流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)    3.4.1 線變形運(yùn)動(dòng)    3.4.2 角變形與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)  3.5 速度勢(shì)和流函數(shù)  3.6 簡(jiǎn)單平面勢(shì)流  3.7 勢(shì)流疊加原理    3.7.1 平面均勻流與源流的組合    3.7.2 偶極流  習(xí)題第4章 流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)    4.1 理想流體的運(yùn)動(dòng)微分方程  4.2 理想流體運(yùn)動(dòng)微分方程的伯努利積分    4.2.1 伯努利積分    4.2.2 重力場(chǎng)中理想流體的伯努利方程    4.2.3 伯努利方程的意義  4.3 實(shí)際流體的能量方程    4.3.1 元流的伯努利方程    4.3.2 實(shí)際流體的能量方程    4.3.3 伯努利方程的推廣  4.4 伯努利方程的工程應(yīng)用  4.5 實(shí)際流體的動(dòng)量方程  習(xí)題第5章 流動(dòng)阻力和能量損失  5.1 流動(dòng)阻力及水頭損失的兩種形式  5.2 流體流動(dòng)的兩種形態(tài)  5.3 均勻流動(dòng)的沿程損失方程式  5.4 圓管中的層流運(yùn)動(dòng)和沿程損失    5.4.1 過(guò)流截面上的切應(yīng)力和流速分布    5.4.2 過(guò)流截面上的流量和平均流速    5.4.3 沿程損失計(jì)算    5.4.4 層流起始階段長(zhǎng)度  5.5 圓管中的湍流運(yùn)動(dòng)  5.6 湍流的沿程損失    5.6.1 尼古拉茲實(shí)驗(yàn)  ……第6章 孔口、管嘴出流和有壓管流第7章 量綱分析和相似原理附錄參考答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章 緒論　　1.1 概述　　（1）工程流體力學(xué)的任務(wù)　　工程流體力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)分支，是研究流體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其工程應(yīng)用的一門(mén)學(xué)科。　　自然界物質(zhì)的存在形式一般有三種，即固體、液體和氣體。液體和氣體統(tǒng)稱為流體，流體力學(xué)包括液體力學(xué)和氣體力學(xué)兩個(gè)部分。固體由于其分子間距很小，內(nèi)聚力很大，能保持固體的形狀和體積，能承受一定的拉力、壓力和剪切力。而流體則不同，由于其分子間距較大，內(nèi)聚力較小，幾乎不能承受拉力和剪切力，不能保持固定的形狀。與氣體相比，液體分子內(nèi)聚力又比氣體大得多，由于液體分子間距較小，密度較大，所以液體雖然不能保持固定的形狀，但能保持固定的體積，其膨脹性和壓縮性較小。氣體既沒(méi)有固定的形狀，也沒(méi)有固定的體積，極易膨脹和壓縮，它可以任意擴(kuò)散并充滿所占據(jù)的有限空間。液體與氣體的主要差別是它們的可壓縮程度不同，但對(duì)于低速氣流，液體力學(xué)的基本原理也同樣適用。本書(shū)主要探討的是液體的基本規(guī)律?！　×黧w力學(xué)所研究的基本規(guī)律包括兩個(gè)部分：一是關(guān)于液體的平衡規(guī)律，它研究液體處于靜止或相對(duì)平衡狀態(tài)時(shí)，作用于液體上的各種力之間的關(guān)系，稱為液體靜力學(xué)；二是關(guān)于液體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，它研究液體在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，作用于液體上的力與運(yùn)動(dòng)要素之間的關(guān)系，以及液體的運(yùn)動(dòng)特性和能量轉(zhuǎn)換等，稱為液體動(dòng)力學(xué)（包括運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)）?！　∫后w最基本的特征是具有流動(dòng)性，即它不抵抗剪切力的作用，也就是說(shuō)液體在微小剪切力的作用下，會(huì)連續(xù)不斷地產(chǎn)生變形，即流動(dòng)。液體作為物質(zhì)的一種基本形態(tài)，必然遵循牛頓力學(xué)定律、質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律等有關(guān)物質(zhì)宏觀機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律。

編輯推薦

　　《工程流體力學(xué)》可作為普通高等學(xué)校地質(zhì)工程、石油工程等專業(yè)的流體力學(xué)課程教材，也可作為相關(guān)從業(yè)技術(shù)人員的參考書(shū)。

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