工程流體力學(xué)

前言

　　流體力學(xué)的研究對象包括液體和氣體兩大物質(zhì)形態(tài)，描述流體力學(xué)規(guī)律的有數(shù)學(xué)分析、復(fù)變函數(shù)及張量分析等多種方法，研究流體運動規(guī)律和求解流體力學(xué)問題的方法包括理論分析、量綱分析、實驗研究和數(shù)值計算等，因此流體力學(xué)的理論非常廣泛，尤其和數(shù)學(xué)理論的關(guān)系十分密切。工程流體力學(xué)是在闡述流體力學(xué)基本理論的基礎(chǔ)上，重點闡述和研究流體力學(xué)在工程上的應(yīng)用。工程流體力學(xué)廣泛應(yīng)用于動力、水利、機械、化工、石油、土建、冶金、航空、航海、氣象、環(huán)境等眾多領(lǐng)域，是這些領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)的主干技術(shù)基礎(chǔ)課程?！　」こ塘黧w力學(xué)是一門相對古老的學(xué)科，國內(nèi)外有關(guān)工程流體力學(xué)的書籍不少，也各有特點，但是隨著科學(xué)技術(shù)的進步和社會的發(fā)展，工程流體力學(xué)也在不斷地發(fā)展。本書的編寫重點針對我國目前動力工程和機械領(lǐng)域?qū)こ塘黧w力學(xué)發(fā)展的需求，突出表現(xiàn)為以下幾個特點?！　。?）根據(jù)目前越來越多的工程領(lǐng)域廣泛借助計算機，采用數(shù)值計算的手段來求解流場的現(xiàn)實和前景，本書對微分形式的流體力學(xué)方程及其求解有所突出。首先，將微分形式的流體力學(xué)方程單獨一章編寫，即第6章；其次，在不可壓縮流體有壓管流和邊界層理論中強調(diào)微分方程的求解方法；再次，編寫了計算流體力學(xué)一章，即第12章，在第12章中介紹了計算流體力學(xué)（CFD）的基本方程（其中補充了微分形式的能量方程）、思想方法和目前流行的大型商業(yè)軟件?！　。?）積分形式的連續(xù)性方程、能量方程、動量方程的推導(dǎo)均從輸運方程出發(fā)，突出控制體的概念和歐拉法在工程流體力學(xué)的地位。　?。?）根據(jù)編者從事工程流體力學(xué)雙語教學(xué)的經(jīng)驗，從國外優(yōu)秀的工程流體力學(xué)書籍中選取了有關(guān)術(shù)語和要點的英文表述，穿插于本書的相應(yīng)之處。讀者通過閱讀這些英文表述基本可以熟悉工程流體力學(xué)的英文術(shù)語和要點內(nèi)容的英文表述形式，一方面增強了對相應(yīng)內(nèi)容的理解，另一方面也為閱讀工程流體力學(xué)的英文文獻打下了基礎(chǔ)。

內(nèi)容概要

　　《工程流體力學(xué)》共12章，內(nèi)容包括緒論、流體的物理特性、流體靜力學(xué)、流體運動學(xué)、流體動力學(xué)Ⅰ、流體動力學(xué)Ⅱ、相似原理與量綱分析、不可壓縮流體的內(nèi)部流動、不可壓縮粘性流體的外部流動、可壓縮流體的一維流動、流體的測量、計算流體力學(xué)簡介。工程流體力學(xué)是研究流體之間能量相互轉(zhuǎn)換規(guī)律的一門學(xué)科，是高等院校機械類、材料類、儀器儀表類、航空航天類、建筑工程類、熱能動力類和流體動力工程類專業(yè)學(xué)生必修的技術(shù)基礎(chǔ)課程。　　《工程流體力學(xué)》可作為能源動力類、機械類專業(yè)的本科生教材、教師和研究生的參考書，也可作為各相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 流體力學(xué)的研究內(nèi)容和方法1.2 流體力學(xué)發(fā)展簡史1.3 流體的連續(xù)介質(zhì)模型1.4 量綱和單位1.5 作用在流體上的力1.5.1 質(zhì)量力1.5.2 表面力工程實例習(xí)題第2章 流體的物理特性2.1 流體的重度2.2 流體的壓縮性和膨脹性2.2.1 流體的壓縮性2.2.2 流體的膨脹性2.2.3 可壓縮流體和不可壓縮流體2.3 流體的粘性2.3.1 牛頓內(nèi)摩擦定律2.3.2 粘度2.3.3 牛頓流體和非牛頓流體2.3.4 粘性流體和理想流體2.4 液體的表面張力2.4.1 表面張力2.4.2 毛細(xì)現(xiàn)象工程實例習(xí)題第3章 流體靜力學(xué)3.1 流體的靜壓強3.2 流體平衡微分方程3.2.1 流體的平衡微分方程式3.2.2 壓強微分方程3.2.3 等壓面3.3 壓強的基準(zhǔn)3.4 靜止流體中的壓強分布3.4.1 流體靜力學(xué)基本方程式3.4.2 流體靜力學(xué)基本方程式的物理意義和幾何意義3.4.3 重力場中的壓強分布3.4.4 靜壓強分布圖3.4.5 可壓縮流體中的壓強分布3.5 流體靜壓強的測量3.5.1 氣壓計3.5.2 測壓管3.5.3 U形管測壓計3.5.4 差壓計3.5.5 微壓計3.6 流體的相對平衡3.6.1 等加速水平直線運動3.6.2 等角速轉(zhuǎn)動3.7 靜止流體對壁面的作用力3.7.1 靜止流體作用在平面上的總壓力3.7.2 靜止流體作用在曲面上的總壓力3.7.3 作用在液體中物體上的總壓力習(xí)題第4章 流體運動學(xué)4.1 描述流場的拉格朗日法和歐拉法4.1.1 拉格朗日法4.1.2 歐拉法4.1.3 隨體導(dǎo)數(shù)4.2 速度場和加速度場4.2.1 速度場4.2.2 加速度場4.3 關(guān)于流場的一些基本概念4.3.1 一維、二維和三維流動4.3.2 穩(wěn)定流動和非穩(wěn)定流動4.3.3 均勻流動和非均勻流動4.3.4 流場的幾何描述4.4 層流和湍流4.4.1 雷諾實驗4.4.2 雷諾數(shù)4.5 流體微團的運動分析4.5.1 平動和線變形4.5.2 角變形運動4.5.3 旋轉(zhuǎn)運動4.6 流體的無旋流動和旋渦流動4.6.1 無旋流動4.6.2 旋渦流動工程實例習(xí)題第5章 流體動力學(xué)5.1 控制體和系統(tǒng)5.2 雷諾輸運定理5.3 連續(xù)性方程5.3.1 連續(xù)性方程的推導(dǎo)5.3.2 連續(xù)性方程的特殊形式5.3.3 運動但不變形控制體5.4 動量方程5.4.1 慣性系中的動量方程5.4.2 非慣性系中的動量方程5.5 角動量方程5.5.1 慣性系中的角動量方程5.5.2 非慣性系中的角動量方程5.6 能量方程5.6.1 能量方程的推導(dǎo)5.6.2 伯努利方程5.6.3 總流的能量方程工程實例習(xí)題第6章 流體動力學(xué)6.1 連續(xù)性方程6.2 粘性流體的運動微分方程6.2.1 運動方程的推導(dǎo)6.2.2 納維-斯托克斯方程6.3 葛羅米柯-斯托克斯方程6.4 理想流體流動6.4.1 歐拉運動微分方程6.4.2 伯努利方程6.4.3 無旋流動的伯努利方程6.4.4 速度勢函數(shù)6.5 平面勢流6.5.1 流函數(shù)6.5.2 基本平面勢流6.6 簡單勢流的疊加6.6.1 偶極流6.6.2 螺旋流6.7 流體對圓柱體的無環(huán)量繞流6.8 流體對圓柱體的有環(huán)量繞流6.9 流體繞圓球的流動工程實例習(xí)題第7章 相似原理與量綱分析7.1 相似原理7.1.1 相似概念7.1.2 相似條件7.2 量綱分析7.2.1 量綱和諧原理7.2.2 量綱分析的方法7.3 模型試驗7.3.1 全面力學(xué)相似模型試驗7.3.2 近似?；?.3.3 方程分析法工程實例習(xí)題第8章 不可壓縮流體的內(nèi)部流動8.1 流體在圓管中的層流流動8.2 間隙中的層流流動8.2.1 平行平板間隙流動8.2.2 傾斜平板間隙流動8.2.3 圓柱環(huán)形間隙流動8.3 人口段與充分發(fā)展段的管內(nèi)流動8.4 流體在圓管中的湍流流動8.4.1 基本概念8.4.2 湍流流動的速度分布和切應(yīng)力分布8.5 管流水頭損失8.5.1 水頭損失的基本概念8.5.2 沿程水頭損失8.5.3 局部水頭損失8.6 沿程損失系數(shù)和局部損失系數(shù)8.6.1 沿程損失系數(shù)8.6.2 局部損失系數(shù)8.7 孔口和管嘴恒定自由出流8.7.1 薄壁小孔口恒定自由出流8.7.2 圓柱外伸管嘴恒定自由出流……第9章 不可壓縮粘性流體的外部流動第10章 可壓縮流體的一維流動第11章 流體的測量第12章 計算流體力學(xué)簡介參考文獻

章節(jié)摘錄

　　在古代，以水為動力的簡單機械也有了長足的發(fā)展，例如用水輪提水，或通過簡單的機械傳動去碾米、磨面等。東漢杜詩任南陽太守時（公元37年）曾創(chuàng)造水排（水力鼓風(fēng)機），即利用水力，通過傳動機械，使皮制鼓風(fēng)囊連續(xù)開合，將空氣送入冶金爐，較西歐約早了一千一百年?！　∏宄赫觊g，何夢瑤在《算迪》一書中提出流量等于過水?dāng)嗝婷娣e乘以斷面平均流速的計算方法。　　必須指出的是，從14世紀(jì)歐洲文藝復(fù)興時期開始，西方涌現(xiàn)出了一大批學(xué)者，他們對流體力學(xué)理論的形成作出了重要貢獻，但是我國在科學(xué)技術(shù)方面已經(jīng)逐漸落后了?！　∵M入20世紀(jì)，我國出現(xiàn)了幾位重要的科學(xué)家，他們對流體力學(xué)的發(fā)展作出了貢獻。錢學(xué)森（1911-2009）在火箭、導(dǎo)彈、航天器等領(lǐng)域為中國火箭導(dǎo)彈和航天事業(yè)的創(chuàng)建與發(fā)展作出了杰出的貢獻。周培源（1902-1993）在流體力學(xué)中的湍流理論方面取得了出色的成果。吳仲華在1952年發(fā)表的《在軸流式、徑流式和混流式亞聲速和超聲速葉輪機械中的三元流普遍理論》和在1975年發(fā)表的《使用非正交曲線坐標(biāo)的葉輪機械三元流動的基本方程及其解法》兩篇論文中所建立的葉輪機械三元流理論，至今仍是國內(nèi)外許多優(yōu)良葉輪機械設(shè)計計算的主要依據(jù)?！　?.流體力學(xué)的西方發(fā)展史　　在西方最早從事流體力學(xué)現(xiàn)象研究的學(xué)者是希臘哲學(xué)家阿基米得（Archimedes，公元前287年-公元前212）。他在公元前250年寫成的《論浮體》一書中提出了流體靜力學(xué)的基本定律，這是人類歷史上最早的水力學(xué)著作。正是從這時起，流體流動才開始發(fā)展成為一門獨立的學(xué)科?！　≡谝院蟮囊欢屋^長的歷史時期中，沒有記載關(guān)于流體力學(xué)發(fā)展的有關(guān)資料?！　　?/pre>




編輯推薦
　　叢書特點　　注重以學(xué)生為本：　　站在學(xué)生的角度、根據(jù)學(xué)生的知識面和理解能力來編寫，考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知過程，通過不同的工程案例或者示例深入淺出進行講解，緊緊抓住學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的動力點，鍛煉和提高學(xué)生獲取知識的能力。　　注重人文知識與科技知識的結(jié)合：　　以人文知識講解的手法來闡述科技知識，在講解知識點的同時，設(shè)置閱讀材料板塊介紹相關(guān)的人文知識，增強教材的可讀性，同時提高學(xué)生的人文素質(zhì)?！　∽⒅貙嵺`教學(xué)和情景教學(xué)：　　書中配備大量實景圖和實物圖，并輔以示意圖進行介紹，通過模型化的教學(xué)案例介紹具體工程實踐中的相關(guān)知識技能，強化實際操作訓(xùn)練，加深對理論知識的理解；設(shè)計有豐富的題型，在鞏固知識技能的同時啟發(fā)創(chuàng)新思維?！　∽⒅刂R技能的實用性和有效牲：　　以學(xué)生就業(yè)所需專業(yè)知識和操作技能為著眼點，緊跟最新的技術(shù)發(fā)展和技術(shù)應(yīng)用，在理論知識夠用的酌提下，著重講解應(yīng)用型人才培養(yǎng)所需的技能，突出實用性和可操作性。





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