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第一篇 流体流动基础 1

第一章 流体的运动 1

1.1 单位和因次 1

1.2 流型 1

1.3 牛顿粘性定律和动量传递 2

1.4 非牛顿型流体的特性 3

1.5 边界层 6

1.6 能量关系和伯努利方程(Bernoulli equation) 6

第三章 不可压缩性牛顿型流体的圆管和槽渠中的流动 9

2.1 雷诺数(Reynolds number)与管中流体流动的流型 9

2.2 压力降与管壁剪应力的函数关系 9

2.3 管中剪应力的变化 10

2.4 管中磨擦系数、压力降与雷诺数的函数关系 10

2.5 管件和弯管的压力降 14

2.6 非圆开管的当量直径 15

2.7 管中层充时的速度分布 15

2.8 管中湍流时的速度分布 18

2.9 管中湍流时的通用速度分布 19

2.10 管中流动特性与速度梯度之间的函数关系 21

2.11 明渠中的流动 22

第三章 不可压缩性非牛顿型流体在管中的流动 24

3.1 与时间无关的非牛顿型流体在管中的流动 24

3.2 与时间无关的非牛顿型流体在管壁面处的剪切速率 25

3.3 与时间无关的非牛顿型流体在管中层流时的压力降 27

3.4 与时间无关的非牛顿型流体在管中湍流时的压力降 27

3.5 宾哈姆塑性流体(Bingham-Plastic fluids)在管中层流时的压力降 29

3.6 符合指数定律的液体在管中的流动 30

3.7 符合指数定律的液体在管内作层流流动时的速度分布 33

3.8 符合指数定律的液体在管内作湍流流动时的速度分布 34

3.9 对于符合指数定律的液体在膨胀和收缩损失 34

第四章 流体的泵送 36

4.1 泵和泵送 36

4.2 系统压头 36

4.3 离心泵 37

4.4 离心泵的性能关系 42

4.5 离心泵的串联与并联操作 44

4.6 正排量泵 46

4.7 泵送效率 47

4.8 泵的选择因素 48

第五章 槽中流体的混合 49

5.1 混合器和混合 49

5.2 小叶片高速搅拌器 50

5.3 大叶片低速搅拌器 52

5.4 混合的无因次数群 53

5.5 功率曲线 54

5.6 流体混合系统的放大 58

5.7 搅拌槽系统中的溶质的消除 60

第六章 管中可压缩性流体的流动 63

6.1 能量关系 63

6.2 状态方程 65

6.3 流体的音速 66

6.4 水平管中理想气体的等温流动 67

6.5 水平管中理想气体的非等温流动 69

6.6 水平管中理想气体的绝热流动 70

6.7 理想气体通过水平缩颈导管的绝热流动 72

6.8 气体的压缩和压缩机 77

第七章 管中气液两相混合物的流动 80

7.1 气液两相流动的流型 80

7.2 两相呈湍流时压力降的预测方法(根据Lookhart-Maritinelli法) 80

第八章 流量的测量 84

8.1 流量计及流量的测量 84

8.2 封闭管道中的压头式流量计 85

8.3 敞口管道中的压头式流量计 89

8.4 机械流量计及电磁流量计 91

8.5 流量测量的标度误差 92

第九章 有固体颗粒存在时的流体运动 95

9.1 流体与单一颗粒间的相对运动 95

9.2 流体与颗粒群间的相对运动 96

9.3 流体通过填充床的流动 98

9.4 流态化 100

9.5 淤浆的输送 101

9.6 过滤 103

第十章 流体不稳态流动导论 104

10.1 槽中液体排空所需的时间 104

10.2 理想气体由槽中排空所需时间 106

10.3 球形固体颗粒以层流流动在牛顿型流体中的降落速度达到其最终速度的99%时所需的时间 109

10.4 在牛顿型液体中当平板突然进行加速时的运动 110

第二篇 流体流动中的向量方法 114

第十一章 流体流动的中向量法以及连续性方程和动量传递方程 114

11.1 流体流动中的向量 114

11.2 在直角坐标系中两个向量的标积 114

11.3 在直角坐标系中两个向量的向量积 115

11.4 在直角坐标系中的向量算子--？算子 116

11.5 关于直角坐标系中流体流动连续性方程的推导 116

11.6 随体导数与其它形式的连续性方程 118

11.7 在直角坐标系中的拉普拉斯算符 118

11.8 柱坐标系 119

11.9 在柱坐标系中流体流动的连续性方程 120

11.10 关于在直角坐标系中对于通用动量传递方程的推导 120

第十二章 关于直角坐标系中简化的奈维-斯托克斯方程(Navier Stokes equation)的应用 123

12.1 在直角坐标系中简化的奈维-斯托克斯方程 123

12.2 牛顿型液体的稳态水平层流 124

12.3 两块无限大平行板间牛顿型液体的稳态水平层流 125

12.4 牛顿型液体在水平平板上的稳态边界层流动 126

12.5 牛顿型液体在水平平板上作稳态层流时的边界层厚度 128

12.6 牛顿型液体在水平平板上作稳态湍流时的边界层厚度 131

12.7 牛顿型液体的稳态垂直层流流动 133

12.8 牛顿型液体液膜沿垂直壁面的稳态层流流动 134

第十三章 关于在水平柱坐标系中简化的奈维-斯托克斯方程的应用 136

13.1 水平柱坐标系中简化的奈维-斯托克斯方程 136

13.2 无角速度或径向速度时牛顿型液体的稳态水平层流 136

13.3 在水平管中牛顿型液体的稳态层流 137

13.4 水平同心套管环间牛顿型液体的稳态层流 138

13.5 在无压力梯度作用下，内圆柱体以恒速运动水平同心套管环间牛顿型液体的稳态层流 140

13.6 在有压力梯度作用下，内圆柱体以恒速运动时水平同心套管环间牛顿型液体的稳态层流 141

13.7 水平管中牛顿型流体的不稳态层流 142

第十四章 关于垂直柱坐标系中简化的奈维-斯托克斯方程的应用 148

14.1 垂直柱坐标系中简化的奈维-斯托克斯方程 148

14.2 无角速度或径向速度时牛顿型液体的稳态垂直层流 148

14.3 牛顿型液体在垂直管的外壁面上以液膜方式下降时的稳态层流 149

14.4 无垂直速度或径向速度时牛顿型液体围绕垂直轴作稳态层流的旋转流动 151

14.5 牛顿型液体在同轴的以不同角速度旋转的垂直圆筒间作稳态层流旋转流动 152

14.6 产生抛物面时的牛顿型液体的稳态层流旋转流动 153

换算系数 155

附录 156

补充习题 156

习题答案 162