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第1章 流体的物理性质及流体静力学 1

1.1 流体的定义及连续介质假定 1

1.1.1 流体的定义 1

1.1.2 连续介质假定 1

1.2 流体的密度和黏性 2

1.2.1 流体的密度 2

1.2.2 流体的黏性 2

1.3 流体的其他性质 5

1.3.1 可压缩性与膨胀性 5

1.3.2 液体的汽化和空化 6

1.3.3 表面张力与毛细现象 7

1.4 作用在流体上的力 8

1.4.1 表面力 8

1.4.2 质量力 8

1.5 流体静压特性及静止流体的压力分布 9

1.5.1 流体静压特性 9

1.5.2 静止流体的压力分布 10

1.5.3 压力测量 17

1.6 静止流体作用在壁面上的力 19

1.6.1 作用在平板上的流体总压力 19

1.6.2 作用在曲面上的流体总压力 21

1.6.3 关于压力体 22

1.6.4 阿基米德浮力原理 24

习题 24

第2章 流体力学的基本方程 30

2.1 描述流体运动的两种方法 30

2.1.1 拉格朗日法 30

2.1.2 欧拉法 31

2.2 流体运动中的基本概念 34

2.2.1 定常流动和非定常流动 34

2.2.2 迹线和流线 34

2.2.3 流管、流束、流量和平均流速 36

2.2.4 均匀流动和非均匀流动 37

2.2.5 一元流动、二元流动和三元流动 37

2.3 连续性方程 38

2.3.1 连续性微分方程 38

2.3.2 连续性积分方程 40

2.4 运动微分方程 41

2.4.1 理想流体的运动微分方程 41

2.4.2 黏性不可压缩流体的运动微分方程 43

2.5 伯努利方程 45

2.5.1 理想流体沿流线的伯努利方程 45

2.5.2 理想流体总流的伯努利方程 47

2.5.3 实际流体总流的伯努利方程 48

2.5.4 理想流体相对运动的伯努利方程 49

2.5.5 伯努利方程的应用 50

2.6 动量积分方程和动量矩积分方程及其应用 52

2.6.1 动量积分方程 52

2.6.2 动量矩积分方程 52

2.6.3 动量积分方程和动量矩积分方程的应用 53

习题 57

第3章 管流和边界层概述 61

3.1 黏性流体运动的两种流态 61

3.2 管流水头损失 63

3.2.1 沿程水头损失 64

3.2.2 局部水头损失 64

3.2.3 总能量损失 64

3.3 圆管中的层流运动 65

3.3.1 过流断面上流速的分布规律 65

3.3.2 流量计算 66

3.3.3 切应力分布 67

3.3.4 沿程阻力损失 67

3.4 圆管中的湍流流动 68

3.4.1 湍流脉动现象及时均化 68

3.4.2 湍流的速度结构与水力光滑管和水力粗糙管 69

3.4.3 湍流切应力分布及断面速度分布 70

3.4.4 圆管内湍流运动的沿程损失 72

3.5 局部阻力系数的确定 74

3.5.1 断面突然扩大的局部阻力系数 74

3.5.2 常见障碍的局部阻力系数 75

3.6 管流水力计算 76

3.6.1 串联管路 76

3.6.2 并联管路 77

3.7 管路中的水击现象 79

3.7.1 水击波的传播 79

3.7.2 水击产生的最大压强升高值△p和水击波的传播速度c 80

3.8 边界层概述 82

3.8.1 边界层的概念 82

3.8.2 平板边界层的近似计算 83

3.8.3 曲面边界层的分离 84

3.8.4 物体的阻力 85

3.8.5 管道进口流动和充分发展的流动 86

习题 88

第4章 孔口出流与缝隙流动 91

4.1 孔口出流的分类 91

4.2 薄壁孔口的定常自由出流 92

4.3 厚壁孔口的定常自由出流 94

4.4 各种孔口出流性能的比较 95

4.5 平行平板之间的缝隙流动 97

4.5.1 两固定平行平板间的缝隙流动 97

4.5.2 具有相对运动的两平行平板间的缝隙流动 99

4.5.3 具有相对运动的两平行平板的最佳缝隙高度 99

4.6 圆环间隙的缝隙流动 100

4.6.1 同心圆环间的缝隙流动 100

4.6.2 偏心圆柱环形缝隙流动 100

4.7 平行圆板间的径向层流流动 103

4.7.1 压差流动 103

4.7.2 挤压流动 104

4.8 倾斜平板之间的缝隙流动 105

习题 107

第5章 相似理论和量纲分析 110

5.1 相似理论 110

5.1.1 力学相似 110

5.1.2 相似准则 112

5.2 量纲分析 114

5.2.1 单位和量纲 114

5.2.2 量纲分析法 114

习题 117

第6章 可压缩气体的一元流动 119

6.1 声速和马赫数 119

6.1.1 声速 119

6.1.2 马赫数 121

6.2 可压缩气体一元流动的基本方程式 122

6.2.1 可压缩气体总流的连续性方程式 123

6.2.2 可压缩气体的能量方程式 123

6.3 一元气流的基本特性 125

6.3.1 滞止状态和滞止参数 125

6.3.2 最大速度状态 126

6.3.3 临界状态和临界参数 127

6.4 气体在变截面管（喷管）中的流动 128

6.4.1 流动参数和截面面积的关系 128

6.4.2 渐缩喷管和拉瓦尔喷管 130

6.5 在等截面管中有摩擦的绝热流动 134

6.5.1 有摩擦时管道截面面积与速度变化的关系 134

6.5.2 有摩擦等截面管流的最大管长 136

习题 137

第7章 旋涡基本理论 139

7.1 旋涡运动的基本概念 139

7.1.1 涡量和平均旋转角速度 139

7.1.2 涡线、涡面和涡管 141

7.1.3 涡管强度和速度环流 142

7.2 速度环流定理 143

7.3 汤姆孙定理 145

7.4 拉格朗日定理 146

7.5 亥姆霍兹定理 147

7.6 旋涡的诱导速度 148

7.6.1 毕奥-萨伐尔定律 149

7.6.2 诱导速度公式 150

7.7 兰金涡 153

7.7.1 速度分布 153

7.7.2 压力分布 154

7.7.3 有自由面的情形 154

习题 155

第8章 不可压缩势流 157

8.1 速度势和流函数 157

8.1.1 速度势函数 157

8.1.2 流函数 158

8.2 不可压缩势流的基本方程和边界条件 160

8.2.1 不可压缩势流的质量守恒方程 160

8.2.2 欧拉方程的积分 160

8.2.3 边界条件和解法概述 162

8.3 复势与复速度 163

8.4 几种基本的平面势流及其叠加 165

8.4.1 均匀流 165

8.4.2 点源和点汇 166

8.4.3 点涡 167

8.4.4 势流的叠加 167

8.5 圆柱体绕流 170

8.5.1 圆柱体无环流绕流 170

8.5.2 圆柱体有环流绕流 172

8.6 布拉休斯公式 174

8.7 库塔-茹科夫斯基定理 175

8.7.1 库塔-茹科夫斯基定理的证明 175

8.7.2 决定环量的后缘条件 177

8.8 映像法 177

8.8.1 直壁的干扰 178

8.8.2 圆形壁的干扰 180

8.8.3 地面效应 181

8.8.4 风洞壁和水池壁产生的映像 181

8.9 附加质量 182

8.9.1 基本概念和公式 182

8.9.2 绝对速度势、相对速度势和牵连速度势 184

8.9.3 圆柱体的附加质量 184

8.9.4 一般情形 185

习题 186

第9章 波浪理论 189

9.1 波浪的概念 189

9.2 微振幅波的基本方程和边界条件 191

9.3 无限水深中的进行波 193

9.4 有限水深中的进行波 198

9.5 波的能量和兴波阻力的概念 202

9.6 波群和群速度 206

9.7 不规则波的概念 207

习题 209

第10章 机翼理论 210

10.1 有限翼展机翼 210

10.1.1 机翼的几何参数和术语 210

10.1.2 有限翼展机翼 210

10.1.3 下洗和诱导阻力 211

10.2 升力线理论 213

10.2.1 有限翼展机翼的升力模型 213

10.2.2 升力线理论的一般公式 214

10.2.3 无扭转机翼 214

10.3 展弦比换算式 215

习题 217

附录 部分习题参考答案 218

参考文献 223