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绪论 1

第一章 流体的物理属性及流动模型 3

1.1 连续介质模型 3

1.1.1 连续性假设 3

1.1.2 连续介质中一点处参数的定义 4

1.2 流体的压缩性与膨胀性 4

1.2.1 流体的压缩性 4

1.2.2 流体的膨胀性 5

1.3 流体的输运性质 6

1.3.1 流体的黏性 6

1.3.2 流体的导热性 9

1.3.3 流体的扩散性 10

1.4 高温气体的属性 10

1.5.1 理想流体模型（无黏性流体模型） 11

1.5 流体流动模型简介 11

1.5.2 不可压流动模型 12

1.5.3 绝热流动与等熵流动模型 12

小结 12

思考与练习题 13

第二章 流体静力学基础与基本概念 15

2.1 作用在流体上的力及静压强的特性 15

2.1.1 作用在流体上的力 15

2.1.2 流体静压强及其特性 16

2.2 流体静平衡微分方程及其应用 17

2.2.1 流体静平衡微分方程 17

2.2.2 重力作用下流体内部的压强 19

2.2.3 大气结构与国际标准大气 20

2.3 流体的相对平衡 21

2.3.1 直线等加速运动 22

2.3.2 等角速度旋转容器中液体的平衡 23

2.4 静止流体对平面和曲面的作用力 24

2.4.1 静止流体对物体的作用力 24

2.4.2 静止流体对平面的作用力 25

2.4.3 静止流体对曲面的作用力 26

2.5 流体静压强的测量原理 29

2.5.1 绝对压强、相对压强和真空度 29

2.5.2 流体静压强的测量 29

小结 32

思考与练习题 33

第三章 流体动力学基本方程和基本概念 36

3.1 描述流体运动的两种方法及基本概念 36

3.1.1 系统和控制体 36

3.1.2 描述流体运动的两种方法 37

3.1.3 随流导数 40

3.1.4 迹线、流线、流管和脉线 43

3.1.5 流体运动分类 46

3.2 流体微团运动分析 47

3.2.1 直角坐标系中流体微团的速度分解 47

3.2.2 流体微团的运动和变形 49

3.3 适合于系统的基本方程及雷诺输运定理 53

3.3.1 适合于系统的基本方程 53

3.3.2 雷诺输运定理 53

3.4 连续方程 56

3.5 动量方程 58

3.6 动量矩方程 64

3.7 能量方程 66

3.8 伯努利方程 69

小结 76

思考与练习题 76

4.1 管道中黏性流动的状态 79

第四章 管道内的黏性流动与管路计算基础 79

4.2 圆管中充分发展的层流流动及沿程损失 82

4.3 圆管中充分发展的湍流流动及沿程损失 86

4.3.1 湍流流动的时均化及湍流度 86

4.3.2 圆管中湍流流动的切应力及速度分布 87

4.3.3 圆管内沿程损失的实验研究 90

4.3.4 压缩性对沿程损失因数的影响 93

4.4 管道内的局部阻力及损失计算 94

4.4.1 局部损失产生的原因及计算 94

4.4.2 减小和利用局部损失 98

4.4.3 流动损失叠加及当量长度法 99

4.4.4 进口起始段内的流动 100

4.5 管路设计与计算基础 101

4.5.1 串联管路的计算 102

4.5.2 并联管路的计算 104

4.5.3 管网计算基础 105

小结 106

思考与练习题 107

第五章 滞止参数与气动函数 109

5.1 微扰动的传播及马赫数 109

5.1.1 微扰动的传播 109

5.1.2 声速 109

5.1.3 马赫数 111

5.2 几个气流的参考参数 112

5.2.1 气流的滞止参数 112

5.2.2 关于总压的讨论 115

5.2.3 极限速度和临界参数 119

5.2.4 速度因数 121

5.3.1 气动函数τ(λ),π(λ),ε(λ) 123

5.3 气体动力学函数及其应用 123

5.3.2 流量函数q(λ),y(λ) 124

5.3.3 冲量函数z(λ),f(λ),r(λ) 128

小结 132

思考与练习题 133

第六章 膨胀波与激波 135

6.1 微扰动在气流中的传播及马赫锥 135

6.2 膨胀波的形成及普朗特－迈耶流动 137

6.2.1 膨胀波的形成及特点 137

6.2.2 膨胀波的计算 138

6.3 膨胀波的相交与反射 142

6.3.1 膨胀波在固体壁面上的反射与消波 142

6.3.2 膨胀波的相交 143

6.3.3 膨胀波在自由边界上的反射 143

6.3.4 膨胀波与压缩波的相交 144

6.4 激波的形成及传播速度 145

6.4.1 激波的形成 146

6.4.2 激波的传播速度 147

6.4.3 斜激波的形成 149

6.5 激波计算公式 149

6.5.1 激波前、后参数之间的关系 149

6.5.2 基本方程 150

6.5.3 激波计算公式 152

6.5.4 激波曲线和激波表 156

6.6 激波的相交与反射 159

6.6.1 激波在固体直壁上的反射 160

6.6.2 异侧激波相交 160

6.6.3 激波在自由边界上的反射 161

6.6.4 同侧斜激波的相交 162

6.7.1 锥面激波的特点及与平面斜激波的比较 164

6.7 锥面激波及其数值解 164

6.7.2 锥形流场数值计算方法 166

6.8 激波在超声速进气道及飞行器设计中的应用 170

6.8.1 激波与膨胀波的组合 170

6.8.2 超声速进气道的激波系 170

6.8.3 激波在乘波构形中的应用 173

小结 174

思考与练习题 174

第七章 一维定常可压缩管内流动 178

7.1 理想气体在变截面管道中的流动 178

7.2 收缩喷管 182

7.3 拉伐尔喷管 187

7.4 内压式超声速进气道及其他变截面管流 196

7.4.1 内压式超声速进气道 196

7.4.2 其他变截面管流 202

7.5 等截面摩擦管流 204

7.6 气体在有热交换的管道内的流动 210

7.7 变流量加质管流 217

小结 221

思考与练习题 222

第八章 理想流体多维流动基础 224

8.1 有旋流动 224

8.1.1 涡量、涡线、涡面和涡管 224

8.1.2 速度环量 225

8.1.3 速度环量与旋涡强度的关系 226

8.2 无旋流动和速度势 226

8.3 微分形式的连续方程 228

8.4 欧拉运动微分方程及其积分 230

8.4.1 微分形式的动量方程——欧拉运动微分方程 230

8.4.2 欧拉运动微分方程的积分 232

8.5 其他形式的运动微分方程 234

8.5.1 葛罗米柯方程 234

8.5.2 克罗克运动方程 235

8.5.3 速度势方程 237

8.5.4 二维定常流动中的流函数和流函数方程 238

8.6 微分形式的能量方程 243

8.6.1 一般形式的能量方程 243

8.6.2 其他形式的能量方程 244

8.7 可压缩理想流体动力学基本方程组 245

8.8 理想流体的初始条件与边界条件 246

8.9 凯尔文定理（汤姆逊定理） 247

小结 248

思考与练习题 249

9.1 不可压势流的势函数方程和流函数方程 250

第九章 不可压缩流体的平面势流 250

9.2 平面势流叠加原理和几种简单的平面定常势流 251

9.2.1 势流叠加原理 251

9.2.2 均匀直线流动 252

9.2.3 点源和点汇 252

9.2.4 点涡（有势涡） 253

9.3 几种简单平面势流的叠加势流 254

9.3.1 螺旋流（点源或点汇＋点涡） 254

9.3.2 偶极流（点源＋点汇） 254

9.4 不带环量的圆柱绕流（均匀直线流＋偶极流） 256

9.5 带环量的圆柱绕流和儒科夫斯基升力定理 258

小结 259

思考与练习题 260

第十章 黏性流体动力学基础 261

10.1 微分形式的动量方程——N-S方程 261

10.2 微分形式的能量方程 265

10.3 初始条件和边界条件 267

10.4 雷诺方程和雷诺应力 269

10.4.1 常用的时均运算关系式 269

10.4.2 湍流运动的连续方程 271

10.4.3 雷诺方程 271

10.4.4 雷诺应力 272

10.4.5 普朗特混合长度理论 274

10.5 附面层基本知识 275

10.5.1 附面层的概念 275

10.5.2 附面层的转捩 277

10.6 附面层微分方程 278

10.6.1 层流附面层微分方程 278

10.6.2 湍流附面层微分方程 279

10.7.1 附面层的动量积分方程 280

10.7 附面层积分方程 280

10.7.2 速度分布应满足的边界条件 282

10.7.3 平板不可压层流附面层计算 283

10.7.4 光滑平板不可压湍流附面层计算 285

10.7.5 光滑平板混合附面层计算 286

10.8 附面层分离与控制 287

10.8.1 附面层分离 287

10.8.2 附面层控制 288

小结 289

思考与练习题 289

第十一章 相似原理及量纲分析 291

11.1 相似原理 291

11.1.1 相似概念 291

11.1.2 相似原理 293

11.2.2 量纲分析法——瑞利（Rayleigh）法 295

11.2.1 量纲基本知识 295

11.2 量纲分析法及Ⅱ定理的应用 295

11.2.3 Ⅱ定理 297

11.3 方程分析法 299

11.4 模型实验 300

11.4.1 全面力学相似 300

11.4.2 近似模化法 301

11.4.3 实验研究的基本要点 301

小结 302

第十二章 高超声速流动的特殊问题 303

12.1 高超声速流动的基本特征 303

12.2 高超声速流动中的激波关系式及流场性质 307

12.2.1 平面斜激波前后参数的简化关系式 307

12.2.2 正激波前后参数关系式 309

12.2.3 高超声速小扰动情况 309

12.2.4 马赫数无关原理 311

12.3 高超声速流动中的气动力和气动热 313

12.3.1 高超声速流动中的气动力 313

12.3.2 高超声速飞行器的气动加热和热防护 315

思考与练习题 317

附录 各种数值表 318

表1 国际标准大气表 318

表2(a) 一维等熵流气动函数表（k=1.40） 319

表2(b) 一维等熵流气动函数表（k=1.33） 325

表3 普朗特－迈耶函数表 331

表4 正激波表 333

表5 斜激波前后气流参数表 338

表6 有摩擦的等截面直管道中绝热流动的数值表 348

表7 几种常见平面相对于其几何中心C的惯性矩Jc 350

参考文献 351