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前言页 1

符号说明 1

第一篇 流体力学基础 2

1 流体及其性质 2

1.1 流体 2

1.2 运动流体中的切应力 2

1.3 固体与流体间的区别 3

1.4 牛顿流体与非牛顿流体 3

1.5 液体与气体 4

1.6 物质的分子结构 5

1.7 流体的连续介质概念 6

1.8 密度 7

1.9 粘性 8

1.10 气体粘性的起因 9

1.11 流体粘性的起因 9

1.12 表面张力 10

1.13 毛细管作用 11

1.14 蒸汽压强 12

1.15 气蚀 12

1.16 压缩性及体积模量 13

1.17 理想气体状态方程 14

1.18 普适气体常数 14

1.19 气体比热 14

1.20 气体膨胀 15

2 压强与水头 17

2.1 流体静力学 17

2.2 压强 18

2.3 某点处压强的帕斯卡定律 18

2.4 重力作用下流体中压强沿铅垂方向的变化 20

2.5 静止流体中同一水平面上的压强相等 20

2.6 静止流体中由重力引起的压强逐点变化的一般方面 21

2.8 等温气体中压强随高度的变化 23

2.7 等密度流体中压强随高度的变化 23

2.9 绝热条件下气体中压强随高度的变化 24

2.10 温度梯度为常量时气体压强和密度随高度的变化 25

2.11 大气中温度和压强的变化 26

2.12 大气的稳定性 28

2.13 压强与水头 29

2.14 静水奇观 30

2.15 用测压计量测压强 31

2.16 相对平衡 35

2.17 受水平加速度作用液体中的压强分布 35

2.18 铅垂加速度的影响 35

2.19 相对平衡流体中压强的一般表达式 36

2.20 强迫涡 38

3 作用于表面上的静水总压力、浮力 46

3.1 作用于表面上的流体压强 46

3.2 均匀压强作用下平面上的总压力及压力中心 46

3.3 淹没于液体中的平面上的总压力及压力中心 47

3.4 压强分布图 51

3.5 作用于曲面上的静水总压力 53

3.6 浮力 55

3.7 浮体的平衡 56

3.8 潜体的稳定 57

3.9 浮体的稳定 57

3.10 定倾中心高度的确定 58

3.11 相对于浮心定倾中心位置的确定 58

3.12 摆动的周期 60

3.13 舱池中装运具有自由面液体的船的稳定性 61

4 流体质点的运动和流束 70

4.1 流体流动 70

4.2 均匀流动与恒定流动 70

4.3 参考系 71

4.4 实际流体与理想流体 71

4.5 压缩流动与不可压缩流动 72

4.6 一维二维及三维流动 72

4.8 流体质点的运动 73

4.7 流体流动的分析 73

4.9 流体质点的加速度 74

4.10 层流与紊流 76

4.11 流量与平均速度 77

4.12 流动的连续性 79

4.13 直角坐标系三维流动的连续性方程 81

4.14 圆柱坐标系的连续性方程 82

5 动量方程及其应用 87

5.1 动量与流体流动 87

5.2 沿流体二维及三维流动的动量方程 88

5.3 动量修正系数 89

5.4 忽略弹性的管道中流体的渐变加速度 90

5.5 冲击平板的射流所产生的力 91

5.6 射流沿曲线叶片偏转时所产生的力 92

5.7 射流沿运动的曲线叶片偏转时所产生的力 94

5.8 作用于弯管和周界闭合的输水管道上的力 95

5.9 射流反作用力 96

5.10 流体在平板上流动时所产生的阻力 101

5.11 圆周运动 103

5.12 沿流线的欧拉运动方程 104

5.13 流体中的压强波和音速 106

5.14 表面微波的传播速度 108

6 能量方程及其应用 115

6.1 流动流体的机械能 115

6.2 恒定流动能量方程 117

6.3 动能修正系数 119

6.4 流体系统中能量变化的表示法 120

6.5 毕托管 121

6.6 锥形管中的压强变化 122

6.7 文透里流量计原理 123

6.8 管中孔板 125

6.9 管道中流速的极限 125

6.10 小孔口出流到大气的理论 125

6.12 槽口号堰的基本理论 128

6.11 大孔口理论 128

6.13 流体流动的功率 131

6.14 径向流动 132

6.15 沿曲线轨迹流动垂直于流线的压强梯度和总能量的变化 133

6.16 涡旋运动 135

7 二维理想流动 145

7.1 有旋流动与无旋流动 145

7.2 环量与旋度 147

7.3 流线与流函数 148

7.4 流速势与势流 149

7.5 流函数与流速势之间的关系；流网 151

7.6 直线流动及其组合 155

7.7 组合源流与汇聚流；偶极 160

7.8 绕圆柱流动 163

7.9 曲线流动及其组合 165

7.10 带环量的绕圆柱流动；库塔-儒可夫斯基定律 169

8.1 平等平板间不可压缩恒定均匀层流 176

8 有界系统中的层流与紊流 176

第二篇 实际流体的流动特性 176

8.2 圆断面管中不可压缩恒定均匀层流 180

8.3 管道中不可压缩恒定均匀紊流 183

8.4 圆断面管中不可压缩恒定均匀紊流 184

8.5 明槽中恒定均匀紊流 188

8.6 圆管中充分发展的紊流流速分布 189

8.7 明槽中充分发展的紊流流速分布 195

8.8 管流中的分离损失 195

9.1 边界层的定性描述 205

9 边界层 205

9.2 进口处边界层的发展对管流的影响 207

9.3 影响层流状态向紊流状态过渡的因素 208

9.4 紊流边界层内流态及流区的探讨 209

9.5 普朗特混合长度理论 210

9.6 边界层几种厚度的定义 212

9.7 对边界层的一般流段动量方程的应用 213

9.8 沿流动方向无压强梯度时平板上层流边界层的性质 214

9.9 沿流动方向无压强梯度时平板上紊流边界层的性质 218

9.10 表面粗糙度对紊流边界层发展的影响及表面摩阻系数 221

9.11 压强梯度对边界层发展的影响 221

10 绕物体的不可压缩流动 224

10.1 绕流的分区 224

10.2 绕流阻力 225

10.3 绕流阻力系数与相似条件 227

10.4 船舶阻力 229

10.5 圆柱绕流 231

10.6 圆球绕流 235

10.7 无限翼展的翼型绕流 241

10.3 有限翼展的翼型绕流 246

11 绕物体的可压缩流动 251

11.1 压缩性的影响 251

11.2 冲击波 255

11.3 斜冲击波 262

11.4 超声波的膨胀与压缩 264

12 管路及管网的恒定不可压缩流动 267

第三篇 管路与明槽恒定流动 267

12.1 概述 268

12.2 管路不可压缩流动 269

12.3 串联管路不可压缩流动 271

12.4 并联管路中的不可压缩流动 273

12.5 分支管路中的不可压缩流动：三水池问题 275

12.6 串联和并联管路的阻力系数 277

12.7 均匀泄流管路中的不可压缩流动 280

12.8 管网中的不可压缩流动 280

12.9 管网的水头平衡法 281

12.10 管网的流量平衡法 284

13 管路传输动力 293

13.1 管路传输动力 293

13.2 对给定的管路传输最大动力的条件 295

13.3 当传输最大动力时管嘴直径与管径的关系 296

14.2 不计摩擦无平行边的管道中的恒定等熵流动 299

14.1 可压缩流动：基本方程式 299

14 管路可压缩流动 299

14.3 文透里管中的质量流量 301

14.4 自容器经孔口或收敛-扩散管嘴的质量流 302

14.5 自水池经收敛-扩散管或孔口最大流量的条件 303

14.6 拉伐尔管嘴 304

14.7 扩散管中的法向冲击波 307

14.8 绝热状态下具有摩擦的管道中可压缩流动：范诺流动 310

14.9 管路中可压缩流体的等温流动 314

15.1 明槽及管道中有自由面的流动 319

15 明槽均匀流动 319

15.2 明槽恒定均匀流动阻力公式 321

15.3 明槽均匀流动过水断面的最佳形状 324

15.4 在覆盖的渠槽中有自由面流动的最佳深度 327

16 明槽非均匀流动 331

16.1 水流比能与两择一水溶 331

16.2 非矩形明槽中的临界水深 333

16.4 出现临界流动的条件 335

16.3 无量纲断面比能曲线 335

16.5 宽顶堰溢流 336

16.6 明槽横向收缩的影响 337

16.7 明槽恒定非均匀流动 339

16.8 渐变流方程 340

16.9 水面曲线的分类 342

16.10 水跃 344

16.11 水跃位置 345

第四篇 有界系统中的非恒定流动 353

17 准恒定流动 353

18 周界封闭的管路系统中的非恒定流动 357

18.1 刚性液柱理论 358

18.2 调压室与调压井 360

19 压强瞬态理论 366

19.1 说明瞬态传播的微分方程 370

19.2 管路弹性和游离气体对波传播速度的影响 372

19.3 基本压强瞬态方程的简化 376

19.4 施纳特-贝热朗图解法 380

19.5 特征线法 385

19.6 明槽非恒定流动 392

20 涌波控制 399

20.1 泵运转，同时阀门关闭后的涌波控制 400

20.2 泵停转后的涌波控制 404

第五篇 流体机械 409

21 涡轮机理论 409

21.1 绪言 409

21.2 一维理论 411

21.3 单个叶片和叶栅的研究 417

21.4 偏离欧拉理论与损失 424

21.5 涡轮机可压缩流动 428

22 涡轮机特性曲线 434

22.1 特性曲线的概念 434

22.2 损失与效率 435

22.3 无量纲系数与相似定律 440

22.5 型号数 445

22.4 比尺效应 445

22.6 离心泵与离心风机 447

22.7 轴流泵与轴流风机 450

22.8 混流泵与混流风机 452

22.9 水轮机 452

22.10 冲击式水轮机 454

22.11 法兰西斯式水轮机 457

22.12 轴流式水轮机 460

22.13 液压传动 462

23 管-机系统 472

23.1 泵与管系 472

23.2 并联泵及串联泵的运行 476

23.3 泵转速和系统的变换 478

23.4 泵尺寸和系统的变换 480

23.5 泵与水轮机中的气蚀 481

23.6 泵的选择 485

24.3 单位 495

24.2 量纲 495

24.4 量纲论证 495

第六篇 量纲分析与相似 495

24 量纲分析 495

24.1 量纲分析 495

24.5 无量纲量 496

24.6 基本单位与导出单位及基本量纲与导出量纲 496

24.7 微分及积分的量纲 500

24.8 量纲论证用于检查计算 501

24.9 导出量的单位 501

24.10 单位制换算 503

24.11 量纲常数的换算 504

24.12 用指数法进行量纲分析组成关系式 504

24.13 用组合法进行量纲分析 506

24.14 无量纲组的重要性 509

24.15 试验研究中无量纲组的应用 509

25.1 几何相似 512

25.2 动力相似 512

25 相似律 512

25.3 无自由面流动的模型研究 514

25.4 雷诺数和马赫数的相关区 516

25.5 有自由面流动的模型研究 516

25.6 相似律应用于涡轮机 517

25.7 河流与港湾模型 518

附录1 常见流体的某些性质 526

A1.1 水的某些性质随温度的变化 526

A1.2 水的弹性模量随温度和压强的变化 526

A1.3 大气压强下空气的某些性质随温度的变化 527

A1.4 常见液体的某些性质 527

A1.5 常见气体的某些性质(p=1大气压，T=273K) 527

A1.6 国际标准大气 528

A1.7 不同温度下纯水中空气的溶解度 528

A1.8 某些常见流体的绝对粘度 528

附录2 各种物体形状的阻力系数Cp值 529