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流體力學/卓越計劃工程力學叢書

  • 作者：編者:吳靜萍//劉艾明|責編:王晶
  • 出版社：科學
  • ISBN：9787030763631
  • 出版日期：2024/05/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：311
人民幣：RMB 72 元      售價：元
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內容大鋼
    本書共12章，主要內容包括流體及其物理特性、流體靜力學、流體運動學、流體動力學、渦旋理論、勢流理論、波浪理論、管路水力計算、邊界層理論、機翼理論和相似理論與相似換算。每章配有例題、測試題、習題和拓展題，書後附錄提供了相關的數學基礎知識。
    本書以不可壓縮流體為對象，可作為高等院校船舶與海洋工程專業流體力學課程教材，也可供其他相關專業本科、研究生及工程技術人員參考。
作者介紹
編者:吳靜萍//劉艾明|責編:王晶
目錄
前言
第0章  緒論
  0.1  流體力學的研究內容、研究對象及應用
  0.2  流體力學的研究方法
  0.3  流體力學的解題思路
  0.4  流體力學的發展簡史
  0.5  流體力學課程的特點
第1章  流體及其物理特性
  1.1  流體連續介質模型
  1.2  作用於流體上的力
  1.3  流體的易流動性及特點
    1.3.1  易流動性
    1.3.2  液體的氣化和汽化
  1.4  流體的密度和重度
    1.4.1  流體的密度
    1.4.2  流體的重度
  1.5  流體的壓縮性和膨脹性
    1.5.1  流體的壓縮性
    1.5.2  流體的膨脹性
    1.5.3  可壓縮性判斷標準
    1.5.4  幾個可壓縮流體概念
    1.5.5  正壓流體和斜壓流體
  1.6  流體的黏性
    1.6.1  流體黏性的表現
    1.6.2  牛頓內摩擦定律
    1.6.3  流體的黏度
    1.6.4  雷諾數
  1.7  液體的表面張力
    1.7.1  表面張力的產生
    1.7.2  潤濕現象
    1.7.3  毛細現象
    1.7.4  韋伯數
  1.8  例題選講
  測試題1
  習題1
  拓展題1
第2章  流體靜力學
  2.1  靜止流體的靜壓強特性
  2.2  重力場中的流體靜力學基本方程
    2.2.1  歐拉平衡微分方程
    2.2.2  流體靜力學基本方程
    2.2.3  重力場中的流體靜壓分佈規律
    2.2.4  帕斯卡原理的應用
  2.3  流體壓強的測量和計算
    2.3.1  壓強的三種表示方法
    2.3.2  壓強的測量和計算
  2.4  靜止流體作用於平壁面上的合力
    2.4.1  靜壓強合力的大小和方向
    2.4.2  靜壓強合力的作用點
  2.5  靜止流體作用於曲壁面上的合力

    2.5.1  曲壁面上靜壓強的合力大小和方向
    2.5.2  靜壓強合力的作用點
    2.5.3  壓力體
  2.6  浮力和浮體穩定性
    2.6.1  阿基米德浮力定律
    2.6.2  浮體穩定性
  2.7  例題選講
  測試題2
  習題2
  拓展題2
第3章  流體運動學
  3.1  流體運動分類
    3.1.1  定常流動與非定常流動
    3.1.2  無限流場、半無限流場和有限流場
    3.1.3  內流與外流
    3.1.4  一維流、二維流和三維流
    3.1.5  均勻流動與非均勻流動
  3.2  描述流體運動的兩種方法
    3.2.1  拉格朗日法
    3.2.2  歐拉法
    3.2.3  拉格朗日法和歐拉法的轉換
  3.3  描述流場的幾個概念
    3.3.1  跡線
    3.3.2  流線
    3.3.3  脈線
    3.3.4  流管、流量與總流
  3.4  流體微團的運動分析
    3.4.1  亥姆霍茲速度分解定理
    3.4.2  各速度的物理意義
    3.4.3  無旋流動與速度勢
    3.4.4  本構方程
  3.5  流體運動連續性方程
    3.5.1  積分形式連續性方程
    3.5.2  微分形式連續性方程
  3.6  例題選講
  測試題3
  習題3
  拓展題3
第4章  流體動力學
  4.1  理想流體的運動微分方程
    4.1.1  理想流體的運動微分方程推導
    4.1.2  方程組的封閉性
    4.1.3  柱坐標系和球坐標系下的歐拉運動微分方程
  4.2  理想流體拉格朗日方程
  4.3  理想流體伯努利方程
    4.3.1  伯努利方程推導
    4.3.2  伯努利方程的幾何意義和物理意義
    4.3.3  其他形式的伯努利方程
  4.4  伯努利方程的應用
  4.5  黏性流體的運動微分方程

    4.5.1  黏性流體的表面應力
    4.5.2  納維-斯托克斯方程
  4.6  初始條件與邊界條件
    4.6.1  初始條件
    4.6.2  幾種基本的流場邊界
    4.6.3  邊界條件
  4.7  積分形式的動量方程
    4.7.1  定常流動的積分形式動量方程
    4.7.2  一維定常不可壓縮流動的積分形式動量方程
    4.7.3  非定常流動的積分形式動量方程
  4.8  例題選講
  測試題4
  習題4
  拓展題4
第5章  渦旋理論
  5.1  渦旋流動的基本概念
    5.1.1  有旋流動 無旋流動 渦流
    5.1.2  渦線 渦管
    5.1.3  渦旋強度 速度環量
  5.2  幾種簡單無旋、有旋流動
    5.2.1  均勻流動
    5.2.2  平行剪切流動
    5.2.3  強制渦流
    5.2.4  自由渦流
  5.3  斯托克斯定理
    5.3.1  斯托克斯定理概述
    5.3.2  斯托克斯定理的修正
    5.3.3  斯托克斯定理的推論
  5.4  湯姆孫定理
  5.5  亥姆霍茲渦定理
    5.5.1  亥姆霍茲第一定理
    5.5.2  亥姆霍茲第二定理
    5.5.3  亥姆霍茲第三定理
  5.6  畢奧-薩伐爾定律 點渦誘導速度
    5.6.1  直渦線的誘導速度場
    5.6.2  有限長直渦索的誘導速度場
    5.6.3  點渦誘導速度
  5.7  蘭金組合渦
    5.7.1  蘭金組合渦模型
    5.7.2  有自由面的渦流
    5.7.3  龍捲風和颱風
  5.8  例題選講
  測試題5
  習題5
  拓展題5
第6章  勢流理論
  6.1  速度勢與流函數
    6.1.1  速度勢函數
    6.1.2  流函數
    6.1.3  勢流理論求解思路

  6.2  幾種簡單的平面勢流
    6.2.1  均勻流
    6.2.2  點源和點匯
    6.2.3  偶極子
    6.2.4  點渦
    6.2.5  螺旋流動
  6.3  圓柱體無環量繞流 達朗貝爾佯謬
    6.3.1  邊界條件
    6.3.2  速度勢和流函數
    6.3.3  驗證邊界條件
    6.3.4  物面速度變化特點
    6.3.5  物面壓強分佈
    6.3.6  圓柱體所受流體作用力
  6.4  圓柱體有環量繞流 馬格努斯效應
    6.4.1  速度勢和流函數
    6.4.2  圓柱面速度分佈
    6.4.3  駐點位置
    6.4.4  圓柱面壓強分佈
    6.4.5  圓柱體所受的流體作用力
    6.4.6  馬格努斯效應
  6.5  非定常運動物體的附加質量
    6.5.1  附加慣性力和附加質量
    6.5.2  附加質量計算 單位速度勢
    6.5.3  絕對運動的速度勢
    6.5.4  非勻速圓柱繞流的附加質量
    6.5.5  六自由度搖蕩運動的附加質量
  6.6  例題選講
  測試題6
  習題6
  拓展題6
第7章  波浪理論
  7.1  概述
  7.2  水波的勢流解求解方程式
  7.3  Airy 線性波理論
  7.4  Airy 線性波波動特性
    7.4.1  Airy 水波的波形分析
    7.4.2  Airy 水波的色散關係式
    7.4.3  水波的分類
    7.4.4  Airy 水波中流體質點速度和加速度
    7.4.5  Airy 水波中流體質點軌跡
    7.4.6  Airy 水波中流體壓力分佈
  7.5  波群與波群速
  7.6  波能及波能傳播
    7.6.1  波浪的能量
    7.6.2  波能流
    7.6.3  船舶興波阻力
  7.7  有限振幅波（非線性波）理論
    7.7.1  有限振幅斯托克斯波理論
    7.7.2  斯托克斯波的二階解
    7.7.3  三階斯托克斯波浪理論

    7.7.4  五階斯托克斯波浪理論
    7.7.5  極限波陡
  7.8  不規則波的理論基礎
    7.8.1  不規則波的基本概念
    7.8.2  隨機過程
  7.9  波浪譜基礎知識
    7.9.1  波浪譜的概念
    7.9.2  常用的波浪譜公式
  7.10  波浪能的利用
    7.10.1  波浪能的儲備
    7.10.2  波浪能的應用
    7.10.3  波浪能的主要利用方式
    7.10.4  波浪能的發電裝置
    7.10.5  波浪能的發展前景
  7.11  例題選講
  測試題7
  習題7
  拓展題7
第8章  管路、孔口和管嘴的黏性流動
  8.1  管道層流流動和湍流流動
    8.1.1  雷諾實驗
    8.1.2  層流流動與湍流流動狀態判斷
  8.2  圓管中的層流流動
    8.2.1  流速分佈
    8.2.2  流量計算
    8.2.3  切應力分佈
  8.3  圓管中的湍流流動
    8.3.1  時均速度
    8.3.2  圓管湍流速度
    8.3.3  圓管湍流應力
    8.3.4  水力光滑管 水力粗糙管
  8.4  黏性總流伯努利方程與水頭損失
    8.4.1  黏性總流伯努利方程
    8.4.2  能量損失水頭
  8.5  管流水頭損失係數
    8.5.1  沿程水頭損失係數
    8.5.2  局部水頭損失係數
  8.6  複雜管路水力計算
    8.6.1  管路分類
    8.6.2  串聯管路
    8.6.3  並聯管路
  8.7  孔口和管嘴出流
    8.7.1  孔口出流的分類
    8.7.2  薄壁孔口的定常自由出流
    8.7.3  厚壁孔口的定常自由出流
    8.7.4  各類型孔口出流性能比較
  8.8  縫隙流動
    8.8.1  兩固定平行平板間的縫隙流動
    8.8.2  具有相對運動的兩平行平板間的縫隙流動
  8.9  管路中的水擊現象

    8.9.1  水擊波的傳播
    8.9.2  最大壓力和傳播速度
  8.10  例題選講
  測試題8
  習題8
  拓展題8
第9章  黏性流體繞流流動
  9.1  邊界層基本概念及特徵
  9.2  邊界層微分方程
  9.3  平板邊界層流動
  9.4  邊界層的排擠厚度及動量損失厚度
  9.5  邊界層積分方程
  9.6  平板層流邊界層
  9.7  平板湍流邊界層
  9.8  平板混合邊界層
  9.9  邊界層分離
    9.9.1  邊界層分離的概念
    9.9.2  圓柱體繞流和卡門渦街
    9.9.3  球的空氣動力學
  9.10  繞物體流動的阻力
    9.10.1  鈍體阻力
    9.10.2  流線型物體阻力
  9.11  減阻方法
    9.11.1  流線型設計
    9.11.2  避免尖點
    9.11.3  加導流片
    9.11.4  邊界層控制
    9.11.5  採用層流翼型
    9.11.6  聚合物溶液的減阻作用
  9.12  減阻技術簡介
    9.12.1  對海豚外形的研究
    9.12.2  仿生表面微結構減阻
    9.12.3  利用微氣泡、氣膜潤滑和人工氣腔減阻
  9.13  例題選講
  測試題9
  習題9
  拓展題9
第10章  機翼理論
  10.1  概述
    10.1.1  翼型的幾何參數及其定義
    10.1.2  機翼的平面圖形
    10.1.3  機翼的流動特性定義
  10.2  翼剖面升力 庫塔-茹科夫斯基定理
    10.2.1  翼剖面繞流環量形成的物理過程
    10.2.2  庫塔-茹科夫斯基定理
    10.2.3  庫塔條件
    10.2.4  有攻角的平板翼剖面的理論解
  10.3  實用翼型的流體動力特性
    10.3.1  升力係數
    10.3.2  阻力係數

    10.3.3  極曲線
    10.3.4  俯仰力矩係數
  10.4  有限翼展機翼
    10.4.1  有限翼展機翼繞流三維效應
    10.4.2  升力線理論
  10.5  例題選講
  測試題 10
  習題10
  拓展題10
……
第11章  模型實驗理論基礎

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