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前言 1

第1章 绪论 1

第一节 流体的定义及物理属性 1

一、流体定义 1

二、流体的物理属性 1

第二节 流体力学及其发展概况 2

一、流体力学的研究内容 2

二、流体力学的发展概况 3

第三节 流体质点、微团、连续介质、流场概念 5

一、流体质点 5

二、连续介质 6

三、流体微团 6

四、流场 6

第四节 流体的主要物理性质 6

一、流体的密度、比体积和相对密度 6

二、流体的压缩性和膨胀性 9

三、流体的黏滞性、牛顿内摩擦定律 13

四、液体的表面张力与汽化压强 25

第五节 作用于流体上的力 28

一、表面力 28

二、质量力 28

第六节 流体力学的研究方法 28

一、科学试验法 29

二、理论分析法 29

三、数值计算法 29

思考题 29

习题及答案 29

第2章 流体静力学 31

第一节 引言 31

第二节 流体静压强及其特性 32

一、流体静压强的概念 32

二、流体静压强的特性 32

第三节 流体平衡微分方程 34

一、流体平衡微分方程 34

二、压强微分方程式和质量力的势函数 35

第四节 重力场中的平衡流体 37

一、液体静力学基本方程的两种表达式 37

二、气体压强的分布 39

第五节 压强的表示方法和量测原理 40

一、压强的表示方法 40

二、静压强的计量单位 41

三、流体静压强的测量 41

*第六节 液体的相对平衡 45

一、等加速水平直线运动容器中液体的相对平衡 45

二、等角速度旋转容器中液体的相对平衡 46

第七节 液体作用在平面上的总压力 49

一、解析法 49

二、图解法 51

第八节 液体作用在曲面上的总压力 53

一、作用在二维曲面（柱面）上的总压力 53

二、压力体 54

三、作用于一般曲面（三维曲面）上的作用力 55

*四、液体作用于潜体和浮体上的总压力 55

思考题 57

习题及答案 58

第3章 流体运动学 62

第一节 引言 62

第二节 描述流体运动的两种方法 62

一、拉格朗日法 62

二、欧拉法 63

第三节 流体运动的基本概念 65

一、恒定流与非恒定流 65

二、迹线、流线及其微分方程 66

三、流管、元流、总流 68

四、过流断面、流量、净通量 69

五、断面平均流速、动能修正系数、动量修正系数 69

六、湿周、水力半径、水力直径 71

第四节 流体运动的类型 72

一、一维流、二维流、三维流 72

二、均匀流和非均匀流 73

三、渐变流和急变流 75

*第五节 流体微团运动的基本形式 75

一、平移运动 76

二、线变形运动 76

三、边线偏转 77

*第六节 有旋流与无旋流 78

一、有旋流与无旋流的判别 78

二、无旋流与速度势 79

三、有旋流 81

第七节 流体的连续性方程 83

一、控制体的概念 83

二、流体运动的连续性微分方程 84

三、恒定总流的连续性方程 85

思考题 87

习题及答案 87

第4章 流体动力学基础 89

第一节 引言 89

第二节 恒定流体元流的能量方程 89

一、理想流体元流的能量方程 89

二、理想流体元流能量方程的意义 91

三、相对运动的能量方程 92

四、实际流体恒定元流的能量方程 94

五、实际流体恒定元流能量方程的意义 94

第三节 恒定流体总流能量方程 94

一、实际液体总流的能量方程 95

二、实际液体总流能量方程的意义 96

三、能量方程的应用条件及推广 98

四、实际气体总流的能量方程 101

第四节 能量方程应用举例 103

一、毕托管测流速 103

二、文丘里流量计 104

三、风机压力及热水器抽吸热水计算 105

四、孔口恒定出流 106

五、管嘴出流 109

*六、射流泵的真空度计算 11

七、射流的高度及射程的计算 112

第五节 恒定总流动量方程 113

一、恒定总流的动量方程 113

二、动量方程应用 115

*第六节 恒定总流动量矩方程 119

第七节 流体的运动微分方程 122

一、理想流体的运动微分方程 122

二、实际流体质点的应力状态 123

三、实际流体应力与变形的关系 124

四、实际流体运动微分方程 125

思考题 128

习题及答案 128

第5章 液流形态及水头损失 133

第一节 引言 133

第二节 水头损失及其分类 133

一、水头损失的物理概念及其分类 133

二、液流边界几何条件对水头损失的影响 134

第三节 均匀流中的沿程水头损失 135

一、均匀流切应力公式 135

二、均匀流切应力分布 136

三、沿程水头损失计算公式 137

第四节 实际液流运动的两种形态 138

一、雷诺试验 138

二、层流和紊流的判别 139

三、雷诺数的物理意义 140

第五节 圆管层流中的沿程水头损失 141

第六节 紊流中的沿程水头损失 142

一、紊流的形成过程 142

二、紊流及其水力特征 144

三、半经验半理论公式计算紊流运动的沿程水头损失 153

四、谢才公式及其谢才系数 162

第七节 局部水头损失 167

一、边界层的概念及其分离现象 167

二、局部水头损失的计算 170

*第八节 边界层理论简介 175

一、边界层的几种厚度定义 176

二、边界层微分方程 177

三、边界层动量方程 178

四、平板层流边界层 180

五、平板紊流边界层 181

六、绕流阻力的计算 183

思考题 183

习题及答案 184

第6章 量纲分析与流动相似原理 186

第一节 引言 186

第二节 量纲的概念 186

一、量纲和单位 186

二、基本量纲和诱导量纲 187

三、无量纲数 187

第三节 量纲和谐原理及量纲分析法 188

一、量纲和谐原理 188

二、量纲分析法 188

第四节 流动相似原理 194

一、几何相似 194

二、运动相似 195

三、动力相似 195

四、牛顿一般相似原理 196

第五节 模型相似准则 196

一、重力相似准则 197

二、黏滞力相似准则 198

三、紊流阻力相似准则 199

四、压力相似准则 201

第六节 相似原理的应用举例 201

一、雷诺准则的应用 203

一、弗劳德准则的应用 205

思考题 206

习题及答案 206

第7章 管道恒定流动 209

第一节 引言 209

第二节 管流的概念及管道的分类 209

一、管流的概念 209

二、管道的分类 210

第三节 简单管道的水力计算 210

一、简单管道的水力计算 210

二、管道直径的选择 214

三、管道中压强沿程变化及水头线的绘制 215

四、虹吸管及离心抽水泵系统的水力计算 216

第四节 复杂管道的水力计算 221

一、串联管道的水力计算 222

二、并联管道的水力计算 223

*三、沿程均匀泄流的水力计算 224

*四、枝状管网的水力计算 227

*五、环状管网的水力计算 231

思考题 238

习题及答案 238

第8章 明渠恒定均匀流 242

第一节 引言 242

第二节 明渠流的概念、底坡及其横断面 243

一、明渠流 243

二、明渠的底坡 244

三、明渠的横断面 245

四、明渠渠道的分类 245

第三节 明渠均匀流的特性及其产生条件 247

一、明渠均匀流特性 247

二、明渠均匀流的形成条件 248

第四节 明渠均匀流的基本公式 249

一、过流断面的几何要素 249

二、明渠均匀流的计算基本公式 251

三、水力最佳断面 256

四、实用经济断面 258

五、渠道中的允许流速 260

第五节 明渠均匀流的水力计算 262

一、校核已有明渠的过水能力 262

二、设计新渠道的水力计算 263

*第六节 糙率不同的明渠和复式断面明渠的水力计算 269

一、糙率不同的明渠的水力计算 269

二、复式断面明渠的水力计算 271

思考题 273

习题及答案 274

第9章 渗流 275

第一节 引言 275

第二节 渗流的基本概念 275

一、水在土壤中存在的形式 276

二、土壤的渗流特性及分类 276

三、渗流模型 277

第三节 渗流的基本定律 278

一、达西定律 278

二、达西定律的适用范围 279

三、渗透系数 280

第四节 地下明渠均匀渗流和渐变渗流 281

一、均匀渗流 281

二、渐变渗流的基本公式 282

三、地下河槽渐变渗流的浸润曲线 282

第五节 井的渗流 287

一、普通井 287

二、承压完全井 290

三、井群 291

第六节 渗流的基本微分方程 293

一、渗流的连续性方程和运动方程 293

二、渗流的流速势和拉普拉斯方程 294

思考题 295

习题及答案 296

第10章 气体动力学基础 299

第一节 引言 299

第二节 声速与马赫数 299

一、声速 299

二、马赫数 301

第三节 可压缩流体一元恒定流动的基本方程 302

一、连续方程 302

二、运动方程 303

三、能量方程 303

第四节 理想气体的一元恒定等熵流动 305

一、滞止状态 306

二、临界状态 307

三、极限状态 307

四、气流参数与通道面积的关系 308

第五节 收缩喷管与拉瓦尔喷管的计算 310

一、收缩喷管 310

二、拉瓦尔喷管 312

思考题 312

习题及答案 313

主要参考文献 314