粘性流體力學

內(nèi)容概要

　　《粘性流體力學(第2版)》系統(tǒng)講述了以水為代表的不可壓縮粘性流體力學的基本理論。全書共12章。前5章為粘性流體力學的基本理論與方程。第6～8章為紊流的基本理論與方程。第9～12章分別講述各種典型的紊流流動，包括射流、尾流、圓管紊流、紊流平板邊界層及明槽紊流等。附錄為場論與張量基本運算知識。
　　本書可作為水利、水電、土木、環(huán)境、流洋、港口、海岸、船舶、機械及其他以流體特別是液體為對象的工程專業(yè)研究生粘性流體力學課程的教材或教學參考書，也可作為有關(guān)專業(yè)教師、科研和工程技術(shù)人員的參考用書。

作者簡介

　　董曾南，原籍天津，1932年11月生。1955年畢業(yè)于清華大學水利工程系。現(xiàn)為清華大學水利水電工程系教授（已退休）。曾任清華大學水利水電工程系主任、系學術(shù)委員會主任、博士生導(dǎo)師、清華大學學術(shù)委員會委員；中國科學院與清華大學合辦工程力學研究班教師、班秘書；中國水利學會理事、名譽理事、水力學專業(yè)委員會副主任；國家教委工科力學教學指導(dǎo)委員會委員；《中國科學》、《科學通報》、《水利學報》等期刊編委，《中國大百科全書——水利卷》編委；高速水力學國家重點實驗室學術(shù)委員會副主任；中國水利名詞審定委員會委員，國際水利工程與研究協(xié)會（International Association of Hydraulic Engineering and Research，IAHR）理事、副主席。　　多年來從事水力學、流體力學的教學和科學研究工作。曾為密云水庫、三門峽水利樞紐工程、蘇州河擋潮閘、三峽水利樞紐工程等多項重要水利工程進行水工模型試驗研究。在水工水力學、明槽紊流、明流邊界層等方面發(fā)表論文50篇。曾獲國家教委科技進步獎二等獎3項、三等獎1項，北京市普通高校優(yōu)秀教學成果獎一等獎1項；1993年被評為“北京市優(yōu)秀教師”。主編《水力學》上冊，由高等教育出版社出版；合編《非粘性流體力學》、《粘性流體力學》，由清華大學出版社出版。　　章梓雄，原籍浙江，1944年11月生于上海。1965年畢業(yè)于香港珠海學院，1967年于加拿大Saskatchewan大學獲碩士學位，1971年于美國加州理工學院（California Institute of Technology）獲博士學位。2003年當選中國科學院院士。曾任美國衣阿華大學教授，香港大學機械工程系主任、何東機械工程講座教授、非線性力學中心主任，中山大學工學院院長；清華大學、西安交通大學、天津大學、大連理工大學、四川大學、武漢大學客座教授，上海交通大學、復(fù)旦大學顧問教授，河海大學、北京航空航天大學、中國科學院力學研究所名譽教授；美國土木工程師學會、美國機械工程師學會、英國機械工程師學會、香港工程師學會資深會員；香港工程院院士?！　《嗄陙韽氖抡承粤鲃印⒉ɡ死碚?、非線性水波、兩物體相互作用的水動力學問題、水下聲學、海港設(shè)計等方面的研究工作。發(fā)表論文二百余篇，合編有《非粘性流體力學》、《粘性流體力學》?！　?007年6月13日于香港去世。

書籍目錄

第1章粘性流動的基本概念與方程
1.1粘性流體流動
1.1.1引言
1.1.2粘性流動舉例
1.1.3流體的粘性
1.2粘性流動的基本方程式
1.2.1研究流體運動的兩種方法
1.2.2雷諾輸運方程
1.2.3連續(xù)方程
1.2.4雷諾第二輸運方程
1.2.5動量方程
1.2.6能量方程
1.2.7粘性流動中一點的偏應(yīng)力張量
1.2.8粘性流動基本方程式
1.2.9變形速率張量
1.2.10本構(gòu)方程
1.2.11納維—斯托克斯方程
1.2.12納維—斯托克斯方程的邊界條件和初始條件
1.3明槽流動的納維—斯托克斯方程
1.3.1不可壓縮粘性流體在無界流場內(nèi)的流動
1.3.2納維—斯托克斯方程中的壓強項改變?yōu)榱黧w動壓強
1.3.3明槽水流納維—斯托克斯方程
1.4粘性流動的相似律
1.5渦量方程
參考文獻
第2章納維—斯托克斯方程的解
2.1平行流動
2.1.1庫埃特流動
2.1.2泊肅葉流動
2.2動平板引起的流動
2.2.1突然加速平板引起的流動(斯托克斯第一問題)
2.2.2振動平板引起的流動(斯托克斯第二問題)
2.3平面駐點流動(希門茨流動)
2.4重力作用下的平行流動
2.5平行平面間的脈沖流動
2.6奇異攝動法舉例
2.7低雷諾數(shù)流動
2.7.1斯托克斯方程
2.7.2斯托克斯方程的一些基本解
2.7.3繞過球體的均勻流動
2.7.4奧辛近似
2.8邊界層流動
參考文獻
第3章邊界層微分方程式
3.1邊界層的基本特征
3.2邊界層微分方程式
3.2.1二維平面邊界層微分方程式
3.2.2沿二維彎曲壁面及軸對稱曲面的邊界層方程
3.3邊界層厚度
3.3.1邊界層位移厚度
3.3.2邊界層動量損失厚度
3.3.3邊界層能量損失厚度
3.3.4舉例
3.4邊界層方程的相似性解
3.5邊界層的分離現(xiàn)象
3.5.1分離現(xiàn)象
3.5.2邊界層流速分布特點與分離現(xiàn)象
參考文獻
第4章邊界層微分方程式的精確解
4.1繞順流放置平板的邊界層流動
4.2繞過楔形體的邊界層流動
4.3繞過柱體的邊界層流動
4.4順流放置平板的尾流
4.5平面層流射流
4.6圓形層流射流
4.7二維管道進口段流動
參考文獻
第5章邊界層微分方程式的近似解
5.1邊界層動量積分方程式與能量積分方程式
5.2順流放置平板邊界層流動的近似解
5.3二維邊界層流動的卡門—波豪森近似方法
5.4邊界層方程近似解與精確解的比較
參考文獻
第6章紊流
6.1由層流到紊流的轉(zhuǎn)捩
6.1.1圓管流動的轉(zhuǎn)捩
6.1.2壁面邊界層流動的轉(zhuǎn)捩
6.2層流穩(wěn)定性理論
6.2.1層流穩(wěn)定性基本概念
6.2.2奧爾—佐默費爾德方程
6.2.3奧爾—佐默費爾德方程的主要特性
6.2.4穩(wěn)定性理論應(yīng)用于順流放置的平板邊界層流動
6.2.5曲壁面層流邊界層的穩(wěn)定性問題
6.2.6影響層流穩(wěn)定性的其他因素
6.3猝發(fā)現(xiàn)象
6.4紊流的統(tǒng)計平均方法
6.4.1時間平均法(時均法)
6.4.2空間平均法
6.4.3統(tǒng)計平均法(系綜平均法)
6.4.4各態(tài)遍歷假設(shè)
參考文獻
第7章紊流的基本方程
7.1紊流連續(xù)方程和雷諾方程
7.2紊流能量方程
7.2.1紊流瞬時流動的總能量方程
7.2.2紊流時均的總能量方程
-7.2.3紊流時均流動部分的能量方程
7.2.4紊流脈動部分的能量方程
7.2.5能量方程的積分形式
7.3紊流的渦量方程、旋渦的拉伸
7.4紊流計算中的是方程與ε方程
7.4.1紊流脈動動能方程(k方程)
7.4.2紊流能量耗散率方程(ε方程)
7.5紊流的半經(jīng)驗理論
7.5.1渦粘性模型
7.5.2混摻長度理論
7.5.3渦量傳遞理論
7.5.4卡門相似性理論
7.5.5普適流速分布律
7.6紊流的基本特性
參考文獻
第8章紊流擴散與離散
8.1分子擴散的菲克定律
8.2移流擴散方程
8.2.1移流擴散方程
8.2.2擴散方程
8.3隨機游動與分子擴散
8.4紊流擴散
8.4.1泰勒紊流擴散理論
8.4.2歐拉法紊流擴散方程
8.5剪切流中的離散
參考文獻
第9章紊動射流及尾流
9.1射流及尾流
9.2紊動射流及尾流的厚度和中心流速的沿程變化
9.2.1恒定射流
9.2.2尾流
9.3平面紊動射流
9.3.1微分方程解
9.3.2動量積分解
9.4圓形紊動射流
9.4.1圓形紊動射流的流速分布
9.4.2圓射流的紊動特性
9.5單獨物體后的平面尾流
9.5.1平面尾流的流速分布
9.5.2平面尾流的紊動特性
參考文獻
第10章圓管紊流
10.1圓管中的流速分布律
10.2圓管紊流的阻力
10.3粗糙圓管
10.3.1管道流動按粗糙的分區(qū)
10.3.2粗糙圓管的流速分布
10.3.3粗糙圓管的阻力規(guī)律
10.3.4實用管道
10.4管流的紊動特性
10.4.1管流中脈動流速與紊流切應(yīng)力
10.4.2圓管紊流的斷面能量平衡
10.4.3圓管紊流的頻譜
參考文獻
第11章紊流平板邊界層
11.1紊流平板邊界層的流速分布與分區(qū)結(jié)構(gòu)
11.2紊流平板邊界層的紊動特性
11.3紊流平板邊界層的能量平衡
11.4紊流平板邊界層的厚度和阻力
11.5粗糙平板紊流邊界層
參考文獻
第12章明槽紊流
12.1明槽紊流的分區(qū)結(jié)構(gòu)與流速分布
12.1.1二維明槽均勻紊流理論分析
12.1.2分區(qū)結(jié)構(gòu)與流速分布
12.2明槽紊流的阻力
12.3明槽紊流的紊動特性
12.3.1渦粘度與混摻長度
12.3.2紊流度
12.3.3明槽紊流的能量平衡
12.4粗糙壁面明槽紊流
12.4.1粗糙壁面的理論零點
12.4.2粗糙壁面明槽紊流的流速分布
12.4.3粗糙壁面明槽紊流的紊流度分布
12.4.4河流中的紊流
參考文獻
附錄場論與張量基本運算知識
參考書目
名詞索引
人名索引

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