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第1章 绪论 1

1.1　流体力学及其发展史 1

1.1.1　流体力学的研究对象 1

1.1.2　连续介质模型 1

1.1.3　流体力学的研究方法 1

目录 1

1.1.4　流体力学的发展史 2

1.2.1　表面力 4

1.2.2　质量力 4

1.2　作用在流体上的力 4

1.3　流体的主要物理性质 5

1.3.1　惯性 5

1.3.2　黏滞性 5

1.3.3　压缩性和热胀性 8

1.3.4　表面张力特性 9

1.3.5　汽化压强 9

思考题 10

习题 10

第2章　流体静力学 12

2.1　静止流体中压强的特性 12

2.2.1　流体平衡微分方程 13

2.2　流体平衡微分方程 13

2.2.2　平衡微分方程的全微分式 14

2.2.3　等压面 14

2.3　重力场中流体静压强的分布规律 14

2.3.1　液体静力学基本方程 14

2.3.2　气体静压强的计算 15

2.3.3　压强的度量 15

2.3.4　水头、液柱高度和能量守恒 16

2.3.5　压强的计量单位 17

2.4.1　等加速直线运动容器中流体的平衡 18

2.4　流体的相对平衡 18

2.4.2　等角速度旋转容器中液体的平衡 19

2.5　液体作用在平面上的总压力 20

2.5.1　解析法 20

2.5.2 图算法 21

2.6　液体作用在曲面上的总压力 22

2.6.1 曲面上的总压力 22

2.6.2　压力体 23

2.6.3　液体作用在潜体和浮体上的总压力 24

思考题 26

习题 26

3.1.1　拉格朗日法 29

3.1　流体运动的描述方法 29

第3章　流体运动学 29

3.1.2　欧拉法 30

3.2　欧拉法的基本概念 31

3.2.1　流动的分类 31

3.2.2　流线 32

3.2.3　元流和总流 34

3.2.4　流量和断面平均流速 35

3.3　连续性方程 36

3.3.1　连续性微分方程 36

3.3.2　连续性微分方程对总流的积分 37

3.4.1　微团运动的分解 39

3.4　流体微团运动的分析 39

3.4.2　微团运动的组成分析 40

3.4.3　有旋运动（有涡流）和无旋运动（无涡流） 41

思考题 43

习题 43

第4章　流体动力学基础 46

4.1　理想流体运动微分方程 46

4.2　元流的伯努利方程 47

4.2.1　理想流体运动微分方程的伯努利积分 47

4.2.2　理想流体元流伯努利方程的物理意义和几何意义 48

4.3.1　总流的伯努利方程 49

4.2.3　实际流体元流的伯努利方程 49

4.3　实际流体总流的伯努利方程 49

4.3.2　总流伯努利方程的应用条件和应用方法 51

4.3.3　有能量输入或输出的伯努利方程 53

4.3.4　两断面间有合流或分流的伯努利方程 53

4.3.5　恒定气体总流的伯努利方程 54

4.4　总流的动量方程和动量矩方程 56

4.4.1　总流的动量方程 57

4.4.2　总流的动量矩方程 60

4.5　恒定平面势流 61

4.5.1　速度势（流速势） 61

4.5.2　流函数 62

4.5.3　流网及其特征 64

4.5.4　几种简单的平面势流 66

4.5.5　势流叠加 70

4.6　不可压缩黏性流体的运动微分方程 76

4.6.1 以应力表示的黏性流体运动微分方程 76

4.6.2　应力和变形速度的关系 78

4.6.3　不可压缩黏性流体运动微分方程 79

思考题 80

习题 80

5.1.1　量纲的概念 84

5.1　量纲分析的意义和量纲和谐原理 84

第5章　量纲分析和相似原理 84

5.1.2　无量纲量 85

5.1.3　量纲和谐原理 85

5.2　量纲分析法 86

5.2.1　瑞利法 86

5.2.2　π定理 87

5.2.3　量纲分析方法的讨论 90

5.3　相似理论基础 90

5.3.1 相似概念 90

5.3.2　相似准则 92

5.4　相似定理 93

5.4.1　相似正定理 94

5.4.2　相似逆定理 94

5.4.3　相似第三定理 94

5.5　模型实验 95

5.5.1　模型律的选择 95

5.5.2　模型设计 96

思考题 98

习题 98

6.1　流动阻力和能量损失的分类 100

6.1.1　能量损失的分类 100

第6章　流动阻力和能量损失 100

6.1.2　能量损失的计算公式 101

6.2　实际流体的两种流动状态 101

6.2.1 两种流态 101

6.2.2　流态的判别准则——临界雷诺数 103

6.3　均匀流动方程式 104

6.3.1　均匀流动方程式 104

6.3.2　圆管过流断面上切应力分布 105

6.4.1　流动特征 106

6.4.2　流速分布 106

6.4　圆管中的层流运动 106

6.3.3 阻力速度 106

6.4.3 圆管层流沿程水头损失的计算 107

6.5　紊流理论基础 108

6.5.1　层流向紊流的转变 108

6.5.2　紊流运动的特征和时均法 109

6.5.3　紊流的半经验理论 111

6.5.4　黏性底层 113

6.6 圆管紊流中的沿程水头损失 113

6.6.1　尼古拉兹实验 113

6.6.2　流速分布 116

6.6.3　λ的半经验公式 117

6.6.4　工业管道和柯列勃洛克（Colebrook）公式 117

6.6.5　沿程阻力系数λ的经验公式 118

6.7.1　水力半径R 121

6.7　非圆管的沿程水头损失 121

6.7.2 当量直径de 122

6.7.3　非圆通道雷诺数 122

6.7.4　非圆管的沿程水头损失 122

6.8　局部水头损失 123

6.8.1　局部损失的一般分析 123

6.8.2　几种典型的局部阻力系数 125

6.8.3　局部阻力之间的相互干扰 128

6.9　恒定总流水头线的绘制 129

6.8.4　减少局部阻力的措施 129

6.9.1　总水头线和测压管水头线 130

6.9.2　总压线和全压线 131

思考题 135

习题 136

第7章　边界层和绕流运动 140

7.1　边界层的基本概念 140

7.2　边界层动量方程 143

7.3 曲面边界层的分离现象与卡门涡街 144

7.3.1 曲面边界层的分离现象 144

7.4　绕流阻力和升力 145

7.3.2　卡门涡街 145

7.4.1　绕流阻力的一般分析 146

7.4.2　悬浮速度 147

7.4.3　绕流升力的一般概念 148

思考题 149

习题 149

第8章　不可压缩流体的管道流动 150

8.1　孔口出流 150

8.1.1　薄壁小孔口恒定自由出流 150

8.1.2　孔口淹没出流 152

8.1.3　孔口的变水头出流 153

8.2.1 圆柱形外管嘴恒定出流 154

8.2　管嘴出流 154

8.2.2　收缩断面的真空 155

8.2.3　圆柱形外管嘴的正常工作条件 155

8.2.4　其他类型的管嘴出流 156

8.3　简单管道 156

8.3.1　简单短管的水力计算 156

8.3.2　简单长管的水力计算 160

8.4　复杂管道 161

8.4.1 串联管道 161

8.4.2　并联管道 162

8.4.3　沿程均匀泄流管道 163

8.5.1 枝状管网 165

8.5　管网水力计算基础 165

8.5.2　环状管网 167

8.6　有压管道中的水击 169

8.6.1　水击现象 169

8.6.2　水击压强的计算 171

8.6.3　水击波的传播速度 172

8.6.4　防止水击危害的措施 173

思考题 173

习题 173

9.1.1 明渠流动的特点 180

9.1 概述 180

第9章　明渠均匀流 180

9.1.2　明渠的分类 181

9.2 明渠均匀流的特征及其形成条件 182

9.2.1 明渠均匀流的特征 182

9.2.2　明渠均匀流的形成条件 182

9.3　明渠均匀流的水力计算 183

9.3.1 明渠均匀流的水力计算公式 183

9.3.2 明渠过流断面的几何要素 184

9.3.3 明渠水力最优断面和允许流速 185

9.3.4 明渠均匀流水力计算的基本问题 186

9.4.1　无压圆管均匀流的特征 188

9.4 无压圆管均匀流 188

9.4.3 无压圆管的水力计算 189

9.4.2 过流断面的几何要素 189

9.4.4 输水性能最优充满度 190

9.4.5 最大设计充满度、允许流速 191

思考题 191

习题 192

第10章　渗流 193

10.1 渗流的基本概念 193

10.1.1 水在土壤中的状态 193

10.1.2 土壤的渗流特性与岩土分类 193

10.2 渗流基本定律 194

10.2.1 达西定律 194

10.1.3 渗流模型 194

10.1.5 流速水头的处理 194

10.1.4 渗流的分类 194

10.2.2 达西定律的适用范围 195

10.2.3 渗透系数的确定 195

10.2.4 无压恒定渐变渗流的基本公式 197

10.3　井和集水廊道的渗流计算 197

10.3.1 普通完整井 197

10.3.2 自流完整井 198

10.3.3 集水廊道 199

10.4 井群的渗流计算 200

10.4.1 普通完整井的井群 200

10.3.4 大口井 200

10.4.2 自流完全井的井群 201

思考题 202

习题 202

11.1.1　射流的结构 203

11.1.2　射流的基本特征 203

11.1　气体自由射流的结构与特征 203

第11章　气体紊流射流 203

11.2 圆断面射流的运动分析 205

11.2.1　主体段轴心速度um 205

11.2.2　主体段断面流量Q 205

11.2.3　主体段断面平均流速v1 206

11.2.4　主体段质量平均流速v2 206

11.2.5　起始段核心长度Sn及核心收缩角θ 206

11.2.6　起始段流量Q 206

11.2.7　起始段断面平均流速v1 207

11.2.8　起始段质量平均流速v2 207

11.3 温差射流与浓差射流 208

11.3.1　温差射流的基本特征 208

11.2.9　公式小结 208

11.3.2　圆断面温差射流运动分析 209

11.3.3　温差、浓差射流公式小结 210

11.4　旋转射流 212

11.4.1　旋转射流概述 212

11.4.2　旋转射流的流速分布 212

11.4.3　旋转射流的压强分布 212

11.4.4　旋转强度 213

11.4.5　无因次流量？及？ 214

11.5　有限空间射流 214

11.5.1　射流结构 214

11.5.3　半经验公式 215

11.5.2　动力特征 215

11.5.4　末端涡流区 217

思考题 217

习题 217

第12章　一元气体动力学基础 219

12.1　理想气体一元恒定流动基本方程 219

12.1.1　连续性方程 219

12.1.2 状态方程 219

12.1.3　动量方程 219

12.1.4　能量方程 219

12.1.5　理想气体过程方程 220

12.2.1　声速 221

12.2　声速和马赫数 221

12.2.2　马赫数 222

12.2.3　滞止参数 223

12.2.4　气流按不可压缩处理的限度 224

12.3　变截面喷管中的等熵流动 225

12.3.1　流动参数与截面积的关系 225

12.3.2　通过收缩喷管的最大流量 227

12.4　可压缩气体管道流动 228

12.4.1　等温流动 229

12.4.2　绝热流动 232

思考题 234

习题 235

第13章　流动要素量测 236

13.1　压强量测 236

13.1.1　连通器原理 236

13.1.2　压强量测仪器 236

13.2　流速量测 239

13.2.1 总压管 239

13.2.2　应用毕托（Pitot）管量测点流速 240

13.2.3　圆柱体测速管 241

13.2.4　其他流速量测仪器 241

13.3.2　文丘里流量计 243

13.3.1　体积流量计 243

13.3　流量量测 243

13.3.3　孔板流量计与喷嘴流量计 244

13.3.4　非压差式流量量测仪器 245

13.4　流动显示与全流场测速法 246

13.4.1　流场显示的示踪法 246

13.4.2　现代图像处理技术 246

思考题 247

习题 247

第14章　泵与风机的理论基础 249

14.1　泵与风机的分类及应用 249

14.1.1　叶片式泵与风机 249

14.1.3　其他类型的泵与风机 250

14.1.2　容积式泵与风机 250

14.2　离心式泵与风机的构造特点及性能参数 251

14.2.1　离心式泵的基本构造 251

14.2.2　离心式风机的基本构造 253

14.2.3　离心式泵与风机的性能参数 255

14.3　离心式泵与风机的基本方程——欧拉方程 256

14.3.1　流体在叶轮中的运动 256

14.3.2　欧拉方程 257

14.3.3　叶片片数有限对欧拉方程的修正 257

14.3.4　理论扬程HT的组成 258

14.4.1 叶型对理论扬程HT大小的影响 259

14.4　叶型对离心式泵与风机性能的影响 259

14.5　离心式泵与风机的理论和实际特性曲线 260

14.4.2　叶型对理论扬程HT组成的影响 260

14.5.1　泵与风机的理论特性曲线 261

14.5.2　泵与风机的损失与效率 262

14.5.3　泵与风机的实际特性曲线 263

14.5.4　泵与风机实际特性曲线的试验测定 265

14.6　相似律和比转数 265

14.6.1　相似条件 266

14.6.2　相似律 266

14.6.3　相似律的应用 267

14.6.5 比转数的意义 269

14.6.4 比转数 269

14.7　泵与风机的选择性能曲线图和性能参数表 271

14.7.1　泵或风机的通用性能曲线图 271

14.7.2　风机的选择性能曲线图和性能参数表 271

14.7.3　泵的综合性能曲线图和性能参数表 272

14.8　轴流式泵与风机 273

14.8.1　轴流式泵与风机构造及工作原理 273

14.8.2　轴流式泵与风机性能曲线的特点 274

思考题 275

习题 275

15.1.1　管路特性方程和特性曲线 277

第15章　泵与风机的工作分析 277

15.1　管路特性曲线和工作点 277

15.1.2　泵或风机的工作点 278

15.2　泵或风机的联合工作 279

15.2.1　并联工作 279

15.2.2　串联工作 280

15.3　泵与风机的工况调节 281

15.3.1　改变管路特性曲线的调节方法 281

15.3.2　改变泵或风机特性曲线的调节方法 282

15.3.3　轴流式泵与风机的调节 285

15.4.1　泵的汽蚀与安装高度 287

15.4　泵与风机的选择、安装和运行 287

15.4.2　泵与风机的选择 290

15.4.3　泵与风机和管路系统的连接 291

15.4.4　泵与风机的启动和运行 292

15.5　管道内的压力分布 293

15.5.1　液体管道内的压力分布 293

15.5.2　气体管道内的压力分布 295

思考题 296

习题 296

附录 本书各章主要专业术语中、英文对照 298

主要参考文献 301