工程紊

前言

本人自1957年由大連工學(xué)院（現(xiàn)為大連理工大學(xué)）水利系畢業(yè)后，被分配到東北工學(xué)院（現(xiàn)為東北大學(xué)）流體力學(xué)教研室任教，直至1990年10月離休，為本科生講授“工程流體力學(xué)”課程；“文化大革命”后，為本科生講授“三傳理論”課程，為研究生講授“理論流體力學(xué)”課程以及“多相流及其應(yīng)用”課程。教課之余，本人從事“多相流理論”的研究工作，多年來寫出30余篇文章，其中，有3篇被收入第二、第三、第四屆“全國(guó)多相流體力學(xué)，非牛頓流體力學(xué)，物理化學(xué)流體力學(xué)”學(xué)術(shù)會(huì)議論文集中。另外，《多相流體力學(xué)基本方程》一文，刊于1989年《東北工學(xué)院學(xué)報(bào)》第6期；《多相流運(yùn)動(dòng)學(xué)幾個(gè)基本公式》一文，刊于1990年第6期；《多相流運(yùn)動(dòng)微分方程》一文，刊于1990年《哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》增刊。無論在教學(xué)上還是在“多相流”學(xué)術(shù)研究上，我均遇到湍（紊）流問題沒有得到解決，而影響其他問題，無法深入研究的情況。所以，立志研究湍（紊）流問題。多年來，在我腦海中形成了幾個(gè)問題，一起讓我思索著，如：湍流形成的機(jī)理到底是什么？雷諾數(shù)能判別各種情況下的流場(chǎng)的流態(tài)嗎？普蘭特混合場(chǎng)理論作為研究湍流問題的理論，出發(fā)點(diǎn)對(duì)嗎？利用時(shí)均值而得到的表達(dá)控制湍流運(yùn)動(dòng)的雷諾方程，能解決湍流問題嗎？

內(nèi)容概要

　　《工程紊（湍）流力學(xué)》闡明湍流形成的機(jī)理，提出了“邊層流”與“近壁流”理論。按不可壓縮與可壓縮流體運(yùn)動(dòng)，分別依直角坐標(biāo)系、柱坐標(biāo)系和球坐標(biāo)系建立湍流連續(xù)性微分方程、動(dòng)量微分方程、動(dòng)量矩微分方程和能量微分方程。創(chuàng)立了非線性偏微分方程工程解法，得到確定理想與實(shí)際流體運(yùn)動(dòng)分界線的工程方法。　　對(duì)直角坐標(biāo)系下的湍流管道、進(jìn)口段、明渠、邊界層等問題，利用其對(duì)應(yīng)的微分方程，解出其速度分布、渦旋產(chǎn)生地帶、渦旋速度、渦旋直徑和渦旋體積分?jǐn)?shù)，使問題從本質(zhì)上得到深層次的解決，也為其他有關(guān)學(xué)科的發(fā)展打下了理論基礎(chǔ)?！　　豆こ涛桑ㄍ模┝髁W(xué)》適合湍流研究工作者以及與流體力學(xué)有關(guān)的老師及學(xué)生。另外，對(duì)水利、化工、冶金領(lǐng)域工程師、技術(shù)員也有一定的參考價(jià)值。

書籍目錄

第1章 邊層流1.1 問題的提出1.2 邊層流、層外流與邊界層的區(qū)別1.3 劃分邊層流、層外流的意義1.4 邊層流范圍劃定方法1.5 湍流邊層流1.6 梳理幾個(gè)概念1.7 連續(xù)性問題第2章 湍流形成機(jī)理與湍流運(yùn)動(dòng)2.1 前言2.2 層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鞯倪^程2.3 湍流狀態(tài)2.4 流態(tài)判別方法2.5 能量方程形式2.6 渦旋直徑與轉(zhuǎn)速的關(guān)系2.7 本章 小結(jié)第3章 湍流運(yùn)動(dòng)基本方程組3.1 湍流系統(tǒng)積分方程組3.2 不可壓縮湍流輸運(yùn)公式3.3 不可壓縮湍流積分方程組3.4 不可壓縮湍流微分方程組3.5 可壓縮湍流隨體導(dǎo)數(shù)公式3.6 可壓縮湍流積分方程組3.7 可樂縮湍流銜鋅青程鲴第4章 直角坐標(biāo)系流體運(yùn)動(dòng)微分方程組4.1 不可壓縮層流微分方程組4.2 可壓縮層流微分方程組4.3 湍流方程封閉相關(guān)公式4.4 不可壓縮湍流微分方程組4.5 可壓縮湍流微分方程組第5章 有壓管道湍流運(yùn)動(dòng)5.1 湍流圓形管道斷面速度分布5.2 湍流圓形管道渦旋體積分?jǐn)?shù)φ的分析5.3 圓形管道湍流度的確定方法5.4 矩形管道湍流斷面速度分析5.5 矩形管道湍流渦旋體積分?jǐn)?shù)φ的分析第6章 明渠湍流6.1 明渠湍流控制方程6.2 邊界條件分析6.3 確定無因次速度分布6.4 邊層流界面位置確定公式6.5 確定側(cè)壁邊層流界面上產(chǎn)生的渦旋強(qiáng)度6.6 確定渦旋體積分?jǐn)?shù)φ計(jì)算公式第7章 不可壓縮流體管道進(jìn)口段7.1 層流圓形管道進(jìn)口段7.2 層流矩形管道進(jìn)口段流體運(yùn)動(dòng)情況分析7.3 不可壓縮湍流圓形管道進(jìn)口段7.4 不可壓縮湍流矩形管道進(jìn)口段第8章 可壓縮湍流管道流動(dòng)8.1 可壓縮湍流圓形管道進(jìn)口段分析8.2 可壓縮湍流管道進(jìn)口段8.3 可壓縮湍流變質(zhì)量流管道第9章 定常湍流邊界層9.1 定常層流平板邊界層9.2 不可壓縮湍流無壓力變化平板邊界層9.3 不可壓縮湍流有壓力變化平板邊界層9.4 可壓縮湍流無壓力變化平板邊界層9.5 可壓縮湍流有壓力變化平板邊界層第10章 湍流自由射流10.1 湍流射流機(jī)理分析10.2 射流流場(chǎng)范圍確定10.3 射流沿軸與徑向速度分布公式第11章 柱坐標(biāo)系流體運(yùn)動(dòng)微分方程11.1 研究曲線坐標(biāo)系的原因11.2 不可壓縮層流微分方程組11.3 可壓縮層流微分方程組11.4 不可壓縮湍流微分方程組11.5 可壓縮湍流微分方程組第12章 球坐標(biāo)系流體運(yùn)動(dòng)微分方程12.1 不可壓縮湍流微分方程組12.2 可壓縮湍流微分方程組12.3 不可壓縮層流微分方程組12.4 可壓縮層流微分方程組第13章 平面近壁流13.1 平板近壁流流態(tài)判別準(zhǔn)數(shù)13.2 明渠層流近壁流13.3 明渠湍流近壁流13.4 有壓管道平板近壁層流運(yùn)動(dòng)13.5 有壓管道近壁湍流運(yùn)動(dòng)后記

章節(jié)摘錄

插圖：2.3.2 有壓管道進(jìn)口段此處僅對(duì)有壓管道進(jìn)口段的特殊情況加以說明。進(jìn)口段有理想的流體區(qū)。湍流運(yùn)動(dòng)不會(huì)擴(kuò)展到理想流體的運(yùn)動(dòng)區(qū)；邊層流界面輸送的橫向運(yùn)動(dòng)渦旋，其徑向運(yùn)動(dòng)只能在實(shí)際流體區(qū)進(jìn)行，不能進(jìn)入中間理想流體區(qū)，當(dāng)然也就無法沖到對(duì)面壁上，因此管壁上不會(huì)呈現(xiàn)脈動(dòng)壓力現(xiàn)象。由于邊層流界面輸送的渦旋只能在實(shí)際流體區(qū)運(yùn)動(dòng)，而實(shí)際流體區(qū)中間又是錐形理想流體區(qū)，所以渦旋微團(tuán)消失只能在理想流體與實(shí)際流體分界面上或?qū)嶋H流體區(qū)內(nèi)，沿管圓周內(nèi)壁的邊層流界面產(chǎn)生的渦旋運(yùn)動(dòng)不能穿過管軸線而達(dá)到對(duì)面實(shí)際流體區(qū)，所以其流線形狀如圖2-15所示。

后記

綜述：闡明湍流形成機(jī)理；建立“邊層流”“近壁流”理論；導(dǎo)出湍流“第一輸運(yùn)公式”“第二輸運(yùn)公式”；推出直角、柱、球三種坐標(biāo)系下不可壓縮與可壓縮的連續(xù)性、動(dòng)量、動(dòng)量矩、能量微分方程；對(duì)能用直角坐標(biāo)系研究的一些實(shí)際問題進(jìn)行求解計(jì)算，得出相應(yīng)的速度分布、渦旋產(chǎn)生地帶、渦旋運(yùn)動(dòng)速度、渦旋直徑、渦旋體積分?jǐn)?shù)，使問題得到本質(zhì)的、深層次的解決。這也為其他有關(guān)學(xué)科的深入研究打下了理論基礎(chǔ)。在研究湍流運(yùn)動(dòng)過程中，遇到理想流體與實(shí)際流體分界問題，也就是數(shù)學(xué)中的定義域問題；另一個(gè)是非線性偏微分方程如何求解問題。對(duì)這兩個(gè)問題，花費(fèi)兩年左右的時(shí)間才創(chuàng)立出解決它們的方法。為何取名《工程紊（湍）流力學(xué)》？因?yàn)楸緯鴮?dǎo)出的理論公式已應(yīng)用到許多工程實(shí)際問題，如管道、管道進(jìn)口段、明渠、附面層等問題上，均得到可以參考的結(jié)果。書中未列參考資料，原因是著者的思路與處理問題的方法均與他人不同，無法參閱別人的結(jié)果。關(guān)于沒有實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論的問題說明：由于著者已離休多年，無法組織人力、無法籌集資金組織實(shí)驗(yàn)。希望有條件的國(guó)內(nèi)外單位或?qū)＜疫M(jìn)行這方面的工作。本書最適合湍流科研工作者，讓他們看到與自己不同思路的研究方法。感謝東北大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)左良副校長(zhǎng)、教務(wù)處沈峰滿副處長(zhǎng)的大力支持，使得本書得以順利出版。

編輯推薦

《工程紊(湍)流力學(xué)》由東北大學(xué)出版社出版。

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無

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