流体力学 上PDF电子书下载

绪论 1

0.1 流体力学的研究对象和它与四化建设的关系 1

0.2 流体力学发展简史 2

0.3 流体力学的研究方法 8

第一章 流体的物理性质和流体力学的基本概念 11

1.1 流体的物理性质 11

（一）固体、液体及气体 11

（二）连续介质假设 15

（三）流体的可压缩性与热膨胀性 18

（四）流体的输运性质 23

（五）表面张力与毛细现象 37

1.2 描述流体运动的方法 43

（一）拉格朗日坐标及欧拉坐标 43

（二）拉格朗日描述 44

（三）欧拉描述 46

（四）随体导数 47

（五）拉格朗日描述与欧拉描述之间的关系 50

1.3 迹线、流线、时间线及脉线 54

（一）迹线 54

（二）流线 55

（三）时间线 58

（四）脉线 58

1.4 流场中一点邻域的相对运动分析 61

（一）速度分解 61

（二）应变率张量及旋转张量各分量的意义 64

1.5 作用于流体上的力 72

（一）质量力与表面力 72

（二）流体中任一点的应力，应力张量 74

（三）应力张量的对称性 79

（四）静止流体与无粘性流体的应力张量 81

1.6 应力张量与应变率张量之间的关系——本构方程 82

小结 86

习题 87

附录1.A 应变率张量及应力张量的性质 91

第二章 流体的平衡 96

2.1 流体平衡时的压强 96

2.2 流体平衡的基本方程 97

2.3 均质流体的静平衡 101

2.4 非惯性系中均质流体的相对平衡 106

（一）均质流体整体地作匀加速直线运动 106

（二）均质流体整体地绕竖直轴以匀角速度旋转 107

2.5 均质流体作用在物体表面的压强合力 108

（一）均质流体作用于平壁上的压强合力 108

（二）均质流体作用于曲壁上的压强合力 112

2.6 阿基米德定律，浮体的平衡 118

2.7 大气的平衡，国际标准大气 123

2.8 大气稳定度 126

小结 128

习题 129

第三章 流体运动的基本方程组 134

3.1 系统与控制体 134

（一）系统 134

（二）控制体 135

3.2 体积分的随体导数 136

3.3 基本方程组的一般论述 140

（一）描述流体运动的基本定律 140

（二）数学表达形式 141

3.4 微分形式的连续性方程 141

3.5 微分形式的运动方程 149

（一）运动方程的推导 149

（二）几种特殊形式 153

（三）动量矩方程 164

3.6 微分形式的能量方程 164

（一）能量方程 165

（二）动能方程（机械能方程） 169

（三）内能方程 170

（四）用熵表示的能量方程 172

（五）用焓表示的能量方程 173

3.7 积分形式的流体力学方程组 174

（一）对系统建立流体力学方程组 175

（二）对控制体建立流体力学方程组 178

（三）将积分形式的方程组转换为微分形式的方程组 179

3.8 物态方程 180

（一）物态方程 180

（二）正压流体与斜压流体 183

（三）完全气体的内能及熵 183

3.9 初始条件及边界条件 184

（一）初始条件 185

（二）边界条件 186

3.10 流体力学的理论模型 189

（一）无粘性流体及粘性流体模型 189

（二）不可压缩流体及可压缩流体模型 191

（三）定常流动及非定常流动模型 192

（四）无旋运动及有旋运动模型 193

（五）重力流体及非重力流体模型 193

（六）一维、二维与三维运动模型 194

小结 194

习题 195

第四章 流体积分关系式及其应用 199

4.1 无粘性流体运动方程的进一步简化 199

4.2 伯努利积分及其应用 200

4.3 拉格朗日积分及其应用 210

4.4 连续性方程及其应用 218

4.5 动量定理及其应用 222

4.6 动量矩定理及其应用 230

4.7 能量方程及其应用 236

4.8 各积分关系式的综合应用 241

小结 253

习题 254

第五章 流体的涡旋运动 263

5.1 旋涡运动的基本概念和涡量输运方程 263

（一）涡旋运动的一些基本概念和运动学特性 264

（二）粘性流体的涡量输运方程 270

（三）粘性流体运动中速度环量的变化 271

5.2 粘性不可压缩流体中涡的扩散 272

（一）直涡线在粘性流体中的扩散 273

（二）平板在粘性流体中启动所引起的涡量扩散 275

（三）圆柱在粘性流体中启动所引起的涡量扩散 278

5.3 无粘性流体的涡量输运方程及涡旋运动性质 279

（一）亥姆霍兹涡线保持定理 279

（二）开尔文定理 281

（三）拉格朗日涡保持定理 281

（四）亥姆霍兹涡面及涡管保持性定理 283

（五）亥姆霍兹涡管强度保持性定理 284

5.4 涡旋在无粘性不可压缩流体中所引起的速度场 286

（一）涡旋场感生的速度场 286

（二）直涡线感生的速度场 289

（三）兰金组合涡 303

5.5 涡旋运动的产生 306

（一）无粘性非正压流体中涡旋的产生 306

（二）无粘性与体力无势流体中涡旋的产生 309

（三）粘性流体中涡旋的产生 310

习题 314

第六章 无粘性不可压缩流体的无旋运动 318

6.1 无粘性不可压缩流体无旋运动的基本方程组 318

（一）无粘性不可压缩流体无旋运动的速度势函数及基本方程组 319

（二）速度势函数和无旋运动的某些性质 324

6.2 平面运动和空间轴对称运动的流函数 328

（一）不可压缩流体平面运动的流函数 329

（二）不可压缩流体空间轴对称运动的流函数 340

6.3 平面定常无旋运动的复势 343

（一）复势 344

（二）平面基本流动的复势 345

6.4 定常绕流中柱体受力的复势表示 355

（一）布拉修斯定理 356

（二）儒可夫斯基升力定理 358

6.5 奇点分布法解平面势流问题 360

（一）无环量圆柱定常绕流 360

（二）有环量圆柱定常绕流 365

6.6 镜像法解平面势流问题 372

（一）圆定理 372

（二）平面定理 374

6.7 共形映照法解平面势流问题（一）一般思想 379

（一）共形映照法的基本思想 380

（二）定常绕流问题的复势 382

（三）儒可夫斯基假定及环量的确定 383

6.8 共形映照法解平面势流问题（二）儒可夫斯基变换和施瓦茨－克里斯托弗尔变换 386

（一）儒可夫斯基变换及其应用 386

（二）施瓦茨－克里斯托弗尔变换及其应用 397

6.9 无粘性不可压缩流体空间轴对称基本流动 406

6.10 无粘性不可压缩流体空间轴对称定常无旋绕流问题 412

（一）圆球绕流问题 412

（二）零冲角回转体绕流问题 416

6.11 非定常圆球绕流和势流问题的数值方法简介 419

（一）非定常圆球绕流问题简介 419

（二）无粘性不可压缩流体无旋运动的数值方法简介 427

习题 430