工程流体力学PDF电子书下载

0.1流体力学的应用 1

0.2流体力学的内容及发展 1

引言 1

0.3工程流体力学的学习 2

流体性质 4

1.1流体的定义 4

1.2密度与可压缩性 4

1.3理想气体及状态方程 7

1.4粘生 8

1.5表面张力 11

1.6液体的蒸汽压力 13

本章小结 14

习题 14

2.1.1质量力 16

2.1.2表面力 16

流体静力学 16

2.1作用在流体上的力 16

2.2流体静压力及其特性 17

2.2.1流体静压力 17

2.2.2流体静压力的特性 17

2.3流体的平衡微分方程 18

2.3.1流体平衡微分方程 18

2.3.2力的势函数和有势力 19

2.3.3等压面 20

2.4重力场中流体的平衡 20

2.4.1静力学基本方程式 20

2.4.3绝对压力相对压力真空 21

2.4.2静力学基本方程式的物理意义与几何意义 21

2.5非惯性坐标系中液体平衡 23

2.5.1等加速直线运动容器内液体的相对平衡 23

2.5.2等角速度旋转容器中液体的相对平衡 24

2.6液柱式测压计 28

2.6.1测压管 28

2.6.2U形管测压计 28

2.6.3U形管差压计 29

2.6.4倾斜微压计 29

2.7静止液体作用在平面上的总压力 31

2.7.1总压力的大小 31

2.7.2总压力的作用点 32

2.8.1总压力的大小和方向 33

2.8静止液体作用在曲面上的总压力 33

2.8.2总压力的作用点 34

2.8.3压力体 35

2.9浮力原理 36

本章小结 38

习题 40

流体动力学基础 46

3.1研究流体运动的方法 46

3.2流动的分类 47

3.2.1按流体性质分类 47

3.2.2按与时间的关系分类 48

3.2.3按与空间的关系分类 48

3.3.2流线 49

3.3.1迹线 49

3.2.4按运动状态分类 49

3.3流体动力学的基本概念 49

3.3.3流管、流束和总流 50

3.3.4过流断面及水力要素 50

3.3.5流量和平均流速 51

3.3.6稳定流动的类型 51

3.4系统与控制体 52

3.4.1系统与控制体的概念 52

3.4.2系统内的某种物理量对时间的全导数公式 52

3.5一维流动的连续性方程 54

3.6理想流体一维稳定流动伯努里能量方程 55

3.6.1欧拉方程 55

3.6.3理想流体一维稳定流动能量方程的物理意义和几何意义 56

3.6.2伯努里方程 56

3.6.4理想流体相对运动的伯努里方程 57

3.7沿流线主法线方向的压力和速度变化 58

3.8粘性流体总流的伯努里方程 59

3.8.1粘性流体微元流束的伯努里方程 59

3.8.2粘性流体总流的伯努里方程 59

3.8.3恒定气体流动的伯努里方程 60

3.9伯努里方程的应用 61

3.10动量方程与动量矩方程 64

3.10.1动量方程 64

3.10.2动量矩方程 65

本章小结 69

习题 71

4.1单位和量纲 78

量纲分析与相似原理 78

4.2相似性原理 79

4.2.1几何相似 79

4.2.2运动相似 79

4.2.3动力相似 80

4.3相似准则数 80

4.3.1欧拉（Eu）数 80

4.3.2弗汝德（Fr）数 81

4.3.3雷诺（Re）数 81

4.3.4马赫（Mα）数 81

4.3.5韦伯（We）数 82

4.4近似模型试验 82

4.5.1瑞利法 84

4.5量纲分析 84

4.5.2π定理 85

本章小结 88

习题 88

管内不可压缩流体流动 91

5.1层流与湍流流动 91

5.2等截面管道内粘性流动沿程水头损失 92

5.3圆管道内切应力分布 93

5.4圆管道内层流流动及粘性摩擦损失 94

5.5层流流动入口段长度 95

5.6湍流旋涡粘度与混合长度理论 96

5.7湍流流动中的粘性底层 99

5.8湍流流动中的速度分布 101

5.9沿程摩擦阻力系数计算 103

5.11简单管道内流动计算 104

5.10摩擦系数曲线图（莫迪Moody图） 104

5.12局部阻力损失 108

5.12.1管道进口处损失 108

5.12.2突然扩大损失 109

5.12.3渐扩管 110

5.12.4出口处损失 111

5.12.5收缩管道处的局部损失 111

5.12.6弯管处的水头损失 111

5.12.7附件处流动损失 112

5.13管路流动计算 112

5.13.1简单管路流动阻力计算 112

5.13.2管道中有泵、风机和水轮机的管路计算 114

5.14.1串联管路 115

5.14管路及管网阻力计算 115

5.14.2并联管路 116

5.14.3分叉管路系统 118

5.14.4管网计算 119

5.15管路中的水锤现象 121

本章小结 123

习题 124

绕流流动与边界层 127

6.1绕流流动阻力 127

6.2边界层 128

6.3不可压缩流体边界层内摩擦阻力 129

6.4光滑平板表面上不可压缩流体流动的层流边界层 130

6.5光滑平板上不可压缩流体流动的湍流边界层 131

6.7边界层分离和压差阻力 133

6.6光滑平板上具有过渡区域的不可压缩流体摩擦阻力 133

6.8不可压缩流体绕三维物体流动时的阻力 135

6.9不可压缩流体绕长柱体的流动阻力 139

6.10升力 140

6.11气体射流 140

6.11.1射流结构与特征 141

6.11.2圆断面射流分析 142

6.12纳维尔－斯托克斯方程（N-S方程）及其求解 143

6.12.1粘性应力分析 143

6.12.2粘性力 144

6.12.3N-S方程 144

6.12.4N-S方程的求解 145

本章小结 147

习题 149

7理想流体流动 150

7.1连续性微分方程 150

7.2不旋转流动 151

7.3速度环量与旋涡量 153

7.4流函数 153

7.5基本流动的流场与流场叠加 154

7.5.1均匀直线流动 154

7.5.2源流或汇流 155

7.5.3流场叠加 155

7.6速度势 156

7.7流网 157

本章小结 159

习题 160

8.1流体物性测量 162

8流体测量 162

8.2静压测量 163

8.3用毕托（Pitot）管测量流速 165

8.4测量速度的其他方法 166

8.4.1水流计和风速仪 166

8.4.2热线风速仪 166

8.4.3漂浮测量 166

8.4.4照相和光学测量 166

8.4.5激光技术 166

8.4.6其他测速仪器与方法 167

8.5流量测量 167

8.6孔口、喷嘴和管嘴出流 167

8.6.1出流的定义 167

8.6.3自由出流的水头损失 168

8.6.2出流系数 168

8.6.4淹没出流的水头损失 169

8.7文丘里（Venturi）流量计 170

8.8喷嘴流动（1陀） 170

8.9孔板流量计 172

8.10可压缩流体的流量测量 174

8.11测量流量的其他方法 175

本章小结 176

习题 176

气体动力学基础 179

9.1音速马赫数 179

9.1.1音速 179

9.2.1绝能定常流动 181

9.2气体一维绝能定常流动和等熵定常流动 181

9.1.2马赫（Mα）数 181

9.2.2等熵定常流动 182

9.2.3三种特定状态 183

9.2.4速度系数 185

9.2.5流量函数 186

9.3正激波 187

9.3.1正激波的形成及传播速度 187

9.3.2正激波前后气流参数的关系 189

9.4微弱扰动在气体中的传播 193

9.5膨胀波 194

9.6斜激波 195

9.6.1斜激波的形成 195

9.6.2斜激波前后参数的关系 196

9.6.3经过斜激波气流的转折角 198

9.6.4波阻的概念 200

9.7变截面管流 201

9.7.1气流速度与通道截面的关系 201

9.7.2喷管 202

9.8在等截面管中有摩擦的绝热流动 208

9.8.1绝热摩擦管流 208

9.8.2摩擦管流中气流参数的计算 210

9.8.3摩擦壅塞 211

9.9在等截面管中有摩擦的等温流动 213

本章小结 215

习题 216

参考文献 218