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第1章 绪论 1

1.1 过程流体力学的内容和范围 1

1.1.1 过程的基本概念 1

1.1.2 过程流体力学的范围 1

1.2 流体的物理属性 2

1.2.1 流动性 2

1.2.2 密度 2

1.2.3 可压缩性 3

1.2.4 热膨胀性 5

1.2.5 黏性 7

1.2.6 表面张力特性 10

1.3 流体流动的基本模型 15

1.3.1 连续介质模型、自由分子流、滑移流 15

1.3.2 理想流体模型 16

1.3.3 牛顿流体与非牛顿流体 16

1.4 过程流体力学研究的基本方法 19

1.4.1 理论研究方法 19

1.4.2 实验研究方法 20

1.4.3 数值计算研究方法 20

习题 20

参考文献 22

第2章 流体运动学 23

2.1 流体运动的描述 23

2.1.1 运动描述的拉格朗日法和欧拉法 23

2.1.2 迹线、流线和色线 25

2.1.3 加速度 28

2.1.4 流体微团运动分析 30

2.1.5 涡量、有旋流动与无旋流动 33

2.2 流动问题的分类 35

2.2.1 定常流动和非定常流动 35

2.2.2 一维流动、二维流动、三维流动 36

2.2.3 内流和外流 36

2.2.4 黏性流动和无黏性流动、理想流体流动和实际流体流动 37

2.2.5 层流和湍流 37

习题 37

参考文献 38

第3章 理想流体力学 39

3.1 理想流体运动基本定律 39

3.1.1 基本概念 39

3.1.2 系统、控制体和雷诺输运方程 42

3.1.3 理想流体的连续性方程 44

3.1.4 理想流体的运动微分方程 46

3.1.5 理想流体的伯努利方程及其应用 48

3.1.6 动量方程和动量矩方程 51

3.2 理想流体的涡旋运动 56

3.2.1 涡线、涡管、涡通量 56

3.2.2 速度环量和斯托克斯定理 58

3.2.3 开尔文环量守恒定理 59

3.2.4 含有涡量的理想流体运动微分方程 60

3.3 不可压缩流体平面势流 63

3.3.1 平面势流基本理论 63

3.3.2 几种基本的平面势流 66

3.3.3 几种由简单平面势流叠加形成的复合流 68

3.3.4 理想流体绕圆柱体的流动 71

习题 75

参考文献 78

第4章 黏性流体力学 79

4.1 引言 79

4.2 黏性流体中的应力 80

4.2.1 黏性流体中的应力 80

4.2.2 广义牛顿摩擦定律 80

4.3 不可压缩黏性流体运动的基本方程 82

4.3.1 连续性方程 82

4.3.2 动量方程（以应力表示的运动微分方程） 83

4.3.3 纳维-斯托克斯方程 84

4.3.4 纳维-斯托克斯方程边界条件和初始条件 85

4.3.5 湍流流动时的连续方程和运动方程 86

4.4 N-S方程的典型解 87

4.4.1 平行流动 87

4.4.2 运动平板引起的非定常流动 92

4.4.3 重力作用下的平行流动 94

4.4.4 低雷诺数流动 96

4.4.5 雷诺润滑理论 101

4.5 边界层的基本概念及基本方程 103

4.5.1 边界层的基本概念 103

4.5.2 边界层厚度 104

4.5.3 二维平面边界层微分方程式 105

4.5.4 边界层的分离现象 107

习题 108

参考文献 112

第5章 射流与撞击流 113

5.1 射流 113

5.1.1 射流的类型 113

5.1.2 紊动射流的分区结构及一般特性 113

5.1.3 紊动射流的分析方法简介 116

5.2 撞击流 119

5.2.1 撞击流的基本原理及特性 119

5.2.2 撞击流的分类 120

5.2.3 撞击流研究进展 120

5.2.4 撞击流接触器简介 121

5.2.5 撞击流的工业应用 122

习题 123

参考文献 124

第6章 多相流动 126

6.1 概论 126

6.1.1 相的概念 126

6.1.2 多相流的概念 126

6.2 多相流流型及其判别方法 127

6.2.1 垂直上升管内的气液两相流的流型 127

6.2.2 水平管内的气液两相流流型 128

6.2.3 两相流流型的判别 128

6.3 颗粒（固体颗粒、气泡、液滴） 受力及运动分析 130

6.3.1 颗粒受力分析 130

6.3.2 气泡的形成和受力分析 132

6.4 气液两相流 133

6.4.1 气液两相流的特性参数 133

6.4.2 气液两相流动的均相流模型 135

6.4.3 气液两相流动的分相流模型 137

6.4.4 气液两相流动中压力降及截面含气率的计算 139

6.5 段塞流 145

6.5.1 段塞流的分类 145

6.5.2 段塞流特性参数计算 145

6.6 气固两相流 148

6.6.1 气固两相流的基本概念和特性参数 148

6.6.2 固定床气固两相流的特性 149

6.6.3 流化床气固两相流的特性 151

6.7 液固两相流 153

6.7.1 液固两相流的分类 153

6.7.2 液固两相流的基本参数 154

6.7.3 滞留效应 156

6.8 液液两相流 156

6.8.1 液液两相流的基本参数 157

6.8.2 液液两相流的检测技术 158

6.9 气液固三相流 158

6.10 气液液三相流 160

6.10.1 流型 160

6.10.2 压降 160

6.11 多相流新技术 161

6.11.1 试验技术 161

6.11.2 数值模拟技术 162

6.12 多相流的工业应用 162

6.12.1 在动力工业中的应用 162

6.12.2 在石油工业中的应用 163

6.12.3 在其他工业中的应用 163

习题 164

参考文献 164

第7章 流体通过多孔介质的流动 166

7.1 多孔介质的定义和性质 166

7.1.1 多孔介质的定义 166

7.1.2 多孔介质的性能 167

7.2 渗流基本定律——达西（Darcy）定律 170

7.2.1 达西定律 170

7.2.2 渗透率 171

7.2.3 达西定律的适用范围 172

7.3 流体通过颗粒床（固定床） 的流动 173

7.3.1 流体通过固定床的压降计算 173

7.3.2 过滤速率计算 174

习题 176

参考文献 176

第8章 非牛顿流体的流变性与流动 178

8.1 非牛顿流体的流变性 178

8.1.1 材料（物体）的流变性 178

8.1.2 非牛顿流体的奇异流变现象 179

8.2 非牛顿流体的本构方程 180

8.2.1 假塑性流体的流变模型 181

8.2.2 黏塑性流体的流变模型 184

8.2.3 触变流体的本构模型（方程） 185

8.2.4 黏弹性流体本构模型（方程） 187

8.3 非牛顿流体的层流流动 192

8.3.1 层流流动基本方程 192

8.3.2 假塑性（幂律）流体在圆管中的层流流动 194

8.3.3 Bingham流体在圆管中的层流流动 196

8.4 非牛顿流体的湍流流动 199

8.4.1 流动状态及其判别准则 199

8.4.2 压力降 201

8.4.3 速度分布 204

习题 206

参考文献 208

第9章 计算流体力学 209

9.1 引言 209

9.1.1 计算流体力学的概念 209

9.1.2 计算流体力学的作用 210

9.1.3 计算流体力学的应用举例 210

9.1.4 计算流体力学的基本内容和步骤（CFD总体步骤） 212

9.2 适用于CFD的流体力学主要方程和模型 214

9.2.1 流体力学基本方程 214

9.2.2 流体流动控制方程的统一形式 214

9.2.3 流体湍流的数值模拟方法 215

9.2.4 湍流模型 216

9.3 CFD常用的计算方法 218

9.3.1 有限差分法 219

9.3.2 有限体积法 221

9.3.3 有限元法 224

9.3.4 其他方法 225

9.4 常用的CFD商品软件介绍 227

9.4.1 CFD软件结构 227

9.4.2 ANSYS Fluent 229

9.4.3 ANSYS CFX 229

9.4.4 PHOENICS 229

9.4.5 FIDAP 230

9.4.6 其他专用软件 230

习题 231

参考文献 232