流體力學(xué)

前言

為實(shí)現(xiàn)21世紀(jì)人才培養(yǎng)模式和目標(biāo)，配合教學(xué)體制改革的深入與發(fā)展，適應(yīng)當(dāng)前普通高等院校流體力學(xué)課程授課學(xué)時大幅度壓縮的現(xiàn)狀，我們編寫了這本50—60學(xué)時的流體力學(xué)教材。本教材的目的是滿足高等理工院校熱能工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程、礦物加工工程、環(huán)境與給排水工程、土木工程等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)需要。全書共分9章，*號內(nèi)容為選講內(nèi)容，書中內(nèi)容在整體安排上盡可能考慮到更多專業(yè)的教學(xué)要求。教師在講授時可根據(jù)具體專業(yè)不同適當(dāng)取舍授課內(nèi)容。本書由黑龍江科技學(xué)院陳文義，天津城市建設(shè)學(xué)院張偉、史艷嬌，天津商業(yè)大學(xué)陸蓓蕾，長安大學(xué)劉靜，天津理工大學(xué)焦士龍共同編寫。全書由陳文義、張偉主編并負(fù)責(zé)統(tǒng)稿，由哈爾濱工業(yè)大學(xué)王成敏主審。編寫教材是一項(xiàng)艱苦的工作，編出好教材更加困難。同時感謝天津大學(xué)劉正先博士、河北科技學(xué)院郭德教授、天津大學(xué)姜楠教授、哈爾濱工業(yè)大學(xué)王成敏教授對書稿的審讀和修改意見；感謝山東工商學(xué)院張云起教授、天津大學(xué)梁興雨博士、天津城市建設(shè)學(xué)院楊賢聰同學(xué)在本書編寫過程中所給予的熱情支持和幫助。

內(nèi)容概要

本書內(nèi)容包括緒論、流體靜力學(xué)、流體運(yùn)動學(xué)基礎(chǔ)、流體動力學(xué)基礎(chǔ)、相似理論與量綱分析、有壓管中流動及能量損失、孔口管嘴出流與氣體射流、繞流運(yùn)動、明渠流動和堰流共9章。    本書可作為高等院校熱能工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程、礦物加工工程、環(huán)境與給排水工程、土木工程等專業(yè)流體力學(xué)課程的教材，也可供相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

1  緒論  1.1  流體力學(xué)的任務(wù)和研究對象以及發(fā)展概況和研究方法  1.2  流體的連續(xù)介質(zhì)假定  1.3  流體的主要物理力學(xué)性質(zhì)  思考題  習(xí)題2  流體靜力學(xué)  2.1  作用在流體上的力  2.2  靜止流體中應(yīng)力的性質(zhì)  2.3  流體平衡微分方程及其積分  2.4  重力場中靜止流體壓強(qiáng)的分布規(guī)律  2.5  壓強(qiáng)的測量  2.6  液柱式測壓計  2.7  等角速度旋轉(zhuǎn)的液體平衡  2.8  作用在平面上的液體總壓力  2.9  作用在曲面上的液體總壓力  思考題  習(xí)題3  流體運(yùn)動學(xué)基礎(chǔ)  3.1  描述流體運(yùn)動的兩種方法  3.2  描述流場的幾個概念  3.3  連續(xù)性方程  3.4  流體微團(tuán)運(yùn)動分析  思考題  習(xí)題4  流體動力學(xué)基礎(chǔ)  4.1  量綱、單位及量綱和諧原理  4.2  理想不可壓縮流體運(yùn)動微分方程  4.3  實(shí)際流體的運(yùn)動微分方程  4.4  沿流線方向的歐拉運(yùn)動微分方程及其積分  4.5  實(shí)際流體總流伯努利方程  4.6  總流伯努利方程的應(yīng)用  4.7  氣體總流伯努利方程  4.8  定?？偭鲃恿糠匠? 思考題  習(xí)題5  相似理論與量綱分析  5.1  相似理論  5.2  量綱分析  思考題  習(xí)題6  有壓管中流動及能量損失  6.1  層流和紊流  6.2  圓管中的層流  6.3  圓管中的紊流  6.4  圓管紊流流動沿程損失  6.5  非圓形管路沿程損失  6.6  局部損失  6.7  管路計算  6.8  有壓管路中的水擊現(xiàn)象  思考題  習(xí)題7  孔口、管嘴出流與氣體射流  7.1  孔口自由出流  7.2  孔口淹沒出流  7.3  管嘴出流  7.4  無限空間淹沒紊流射流  7.5  有限空間射流  思考題  習(xí)題8  繞流運(yùn)動  8.1  勢流理論基礎(chǔ)  8.2  邊界層理論基礎(chǔ)  8.3  平板層流邊界層的近似解  8.4  平板紊流邊界層的近似計算  8.5  邊界層分離與壓差阻力  8.6  繞流阻力和升力  思考題  習(xí)題9  明渠流動和堰流  9.1  明渠均勻流  9.2  明渠均勻流的水力最優(yōu)斷面和允許流速  9.3  堰流  思考題  習(xí)題附錄  部分習(xí)題答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1緒論1．1流體力學(xué)的任務(wù)和研究對象以及發(fā)展概況和研究方法1．1．1流體力學(xué)的任務(wù)和研究對象流體力學(xué)研究流體的平衡和運(yùn)動規(guī)律及其工程應(yīng)用，包括流體的傳熱和傳質(zhì)規(guī)律。它的研究對象是流體，包括液體和氣體。流體力學(xué)分為理論流體力學(xué)和工程流體力學(xué)。理論流體力學(xué)重視數(shù)理分析，屬于基礎(chǔ)科學(xué)范疇；工程流體力學(xué)強(qiáng)調(diào)工程應(yīng)用，屬于應(yīng)用科學(xué)范疇。流體力學(xué)的應(yīng)用十分廣泛。例如：研究大氣和海洋運(yùn)動，提供天氣和海洋預(yù)報的資料；研究飛機(jī)、人造衛(wèi)星、導(dǎo)彈等空間飛行器和艦船、潛艇、魚雷等水域航行器的運(yùn)動，以便得到阻力小、穩(wěn)定性高的最佳物體外形；研究流體在核反應(yīng)堆、動力設(shè)備中的冷卻系統(tǒng)、熱交換器、水暖系統(tǒng)及化工設(shè)備中的流動，為了解它們的運(yùn)動規(guī)律，掌握它們在壁面處的傳熱、傳質(zhì)規(guī)律。此外，環(huán)境保護(hù)、地下水的利用、礦物加工、油氣田開發(fā)、機(jī)械潤滑等均與流體力學(xué)密切相關(guān)。這些不同的研究領(lǐng)域，極大地豐富了工程流體力學(xué)的具體研究內(nèi)容；流體力學(xué)與相鄰學(xué)科的結(jié)合又催生出許多新的交叉分支學(xué)科（如多相流體力學(xué)、生物流體力學(xué)等），進(jìn)一步充實(shí)了流體力學(xué)的研究內(nèi)容并擴(kuò)展了它的研究范圍和應(yīng)用領(lǐng)域。1．1．2流體力學(xué)的發(fā)展概況和研究方法流體力學(xué)同許多其他學(xué)科一樣，是隨著人類生活、生產(chǎn)的需要，以及人類探索和利用大自然的過程而逐漸發(fā)展起來的。早在古代，為了抗洪、發(fā)展農(nóng)業(yè)、航運(yùn)和改善飲用水，各文明古國均大力整治河道、興修水利、開鑿運(yùn)河和發(fā)展灌溉。如我國治理黃河，開鑿聯(lián)系五大水系的大運(yùn)河和修建聞名世界的都江堰；埃及開發(fā)法雍地區(qū)，建造聯(lián)系尼羅河與紅海的蘇伊士運(yùn)河；古羅馬為了城市發(fā)展修建了大規(guī)模的供水管路系統(tǒng)。這些實(shí)踐活動提高了人們對水流運(yùn)動規(guī)律的認(rèn)識。公元1世紀(jì)我國發(fā)明了用于控制船舶航行的木櫓和尾舵，這是對世界造船業(yè)的一大貢獻(xiàn)。水車的運(yùn)用以及水磨和風(fēng)車的出現(xiàn)，標(biāo)志著人類對自然力的進(jìn)一步利用和控制。公元前360年墨子曾對浮力現(xiàn)象作過詳細(xì)觀察和定量概括，直到約公元前250年古希臘的科學(xué)家阿基米德（Archimedes）才提出了浮力的定量理論，并被認(rèn)為是真正奠定了流體靜力學(xué)的基礎(chǔ)。

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