第一章 粘性流动的基本概念与方程 1
1-1 粘性流体流动 1
1-1-1 引言 1
1-1-2 粘性流动举例 3
1-1-3 流体的粘性 10
1-2 粘性流动的基本方程式 13
1-2-1 研究流体运动的两种方法 13
1-2-2 雷诺输运方程 17
1-2-3 连续方程 19
1-2-4 雷诺第二输运方程 20
1-2-5 动量方程 20
1-2-6 能量方程 26
1-2-7 粘性流动中一点的偏应力张量 27
1-2-8 粘性流动基本方程式 29
1-2-9 变形速率张量 30
1-2-10 本构方程 36
1-2-11 纳维-斯托克斯方程 39
1-2-12 纳维-斯托克斯方程的边界条件和初始条件 41
1-3-1 不可压缩粘性流体在无界流场内的流动 44
1-3 明槽流动的纳维-斯托克斯方程 44
1-3-2 纳维-斯托克斯方程中的压强项改变为流体动压强 45
1-3-3 明槽水流纳维-斯托克斯方程 47
1-4 粘性流动的相似律 48
1-5 涡量方程 49
第二章 纳维-斯托克斯方程的解 58
2-1 平行流动 58
2-1-1 库埃特流动 59
2-1-2 泊肃叶流动 62
2-2-1 突然加速平板引起的流动(斯托克斯第一问题) 67
2-2 运动平板引起的流动 67
2-2-2 振动平板引起的流动(斯托克斯第二问题) 68
2-3 平面驻点流动(希门茨流动) 71
2-4 重力作用下的平行流动 77
2-5 平行平面间的脉冲流动 80
2-6 奇异摄动法简介 82
2-7 低雷诺数流动 87
2-7-1 斯托克斯方程 88
2-7-2 斯托克斯方程的一些基本解 91
2-7-3 绕过球体的均匀流动 94
2-7-4 奥辛近似 98
2-8 边界层流动 101
第三章 边界层微分方程式 109
3-1 边界层的基本特征 109
3-2 边界层微分方程式 114
3-2-1 二维平面边界层微分方程式 115
3-2-2 沿二维弯曲壁面及轴对称曲面的边界层方程 119
3-3 边界层厚度 125
3-3-1 边界层位移厚度 126
3-3-2 边界层动量损失厚度 127
3-3-4 举例 128
3-3-3 边界层能量损失厚度 128
3-4 边界层方程的相似性解 129
3-5 边界层的分离现象 135
3-5-1 分离现象 135
3-5-2 边界层流速分布特点与分离现象 137
第四章 边界层微分方程式的精确解 143
4-1 绕顺流放置平板的边界层流动 143
4-2 绕过楔形体的流动 157
4-3 绕过柱体的流动 163
4-4 顺流放置平板的尾流 169
4-5 平面层流射流 174
4-6 圆形层流射流 181
4-7 二维管道进口段流动 185
第五章 边界层微分方程式的近似解 188
5-1 边界层动量积分方程式与能量积分方程式 188
5-2 动量积分方程应用于顺流放置的平板边界层流动 191
5-3 二维流动的卡门-波豪森近似方法 196
5-4 边界层方程近似解与精确解的比较 206
第六章 紊流 211
6-1-1 圆管流动的转捩 213
6-1 由层流到紊流的转捩 213
6-1-2 壁面边界层流动的转捩 215
6-2 层流稳定性理论 217
6-2-1 层流稳定性基本概念 217
6-2-2 奥尔-佐默费尔德方程 220
6-2-3 奥尔-佐默费尔德方程的主要特性 223
6-2-4 稳定性理论应用于顺流放置的平板边界层流动 224
6-2-5 曲壁面层流边界层的稳定性问题 226
6-2-6 影响层流稳定性的其它因素 232
6-3 猝发现象 237
6-4 紊流的统计平均方法 243
6-4-1 时间平均法(时均法) 244
6-4-2 空间平均法 246
6-4-3 统计平均法(系综平均法) 247
6-4-4 各态遍历假设 249
第七章 紊流的基本方程 255
7-1 紊流连续方程和雷诺方程 255
7-2 紊流能量方程 259
7-2-1 紊流瞬时流动的总能量方程 259
7-2-2 紊流时均的总能量方程 261
7-2-3 紊流时均流动部分的能量方程 263
7-2-4 紊流脉动部分的能量方程 264
7-2-5 能量方程的积分形式 265
7-3 紊流的涡量方程,旋涡的拉伸 268
7-4 紊流计算模型的偏微分方程式 274
7-4-1 紊流脉动动能方程(k方程) 275
7-4-2 紊流能量耗散率方程(ε方程) 279
7-5 紊流的半经验理论 280
7-5-1 涡粘性模型 280
7-5-2 混掺长度理论 282
7-5-3 涡量传递理论 286
7-5-4 卡门相似性理论 288
7-5-5 普适流速分布律 291
7-6 紊流的基本特性 297
第八章 紊流扩散与离散 299
8-1 分子扩散的费克定律 300
8-2 移流扩散方程 301
8-2-1 移流扩散方程 301
8-2-2 扩散方程 303
8-3 随机游动与分子扩散 305
8-4 紊流扩散 309
8-4-1 泰勒紊流扩散理论 309
8-4-2 欧拉法紊流扩散方程 313
8-5 剪切流中的离散 316
第九章 紊动射流及尾流 321
9-1 射流及尾流 321
9-2 紊动射流及尾流的厚度和中心流速的沿程变化 323
9-2-1 恒定射流 326
9-2-2 尾流 327
9-3 平面紊动射流 330
9-3-1 微分方程解 330
9-3-2 动量积分解 334
9-4-1 圆形紊动射流的流速分布 337
9-4 圆形紊动射流 337
9-4-2 圆射流的紊动特性 339
9-5 单独物体后的平面尾流 343
9-5-1 平面尾流的流速分布 343
9-5-2 平面尾流的紊动特性 346
第十章 圆管紊流 351
10-1 圆管中的流速分布律 352
10-2 圆管紊流的阻力 359
10-3 粗糙圆管 364
10-3-1 管道流动按粗糙的分区 365
10-3-2 粗糙圆管的流速分布 367
10-3-3 粗糙圆管的阻力规律 373
10-3-4 实用管道 374
10-4 管流的紊动特性 375
10-4-1 管流中脉动流速与紊流切应力 376
10-4-2 圆管紊流的断面能量平衡 380
10-4-3 圆管紊流的频谱 387
第十一章 紊流平板边界层 391
11-1 紊流平板边界层的流速分布与分区结构 391
11-2 紊流平板边界层的紊动特性 398
11-3 紊流平板边界层的能量平衡 404
11-4 紊流平板边界层厚度和阻力 410
11-5 粗糙平板紊流边界层 415
第十二章 明槽紊流 422
12-1 明槽紊流的分区结构与流速分布 423
12-1-1 二维明槽均匀紊流理论分析 423
12-1-2 分区结构与流速分布 428
12-2 明槽紊流的阻力 432
12-3 明槽紊流的紊动特性 434
12-3-1 涡粘度与混掺长度 434
12-3-2 紊流度 436
12-3-3 明槽紊流的能量平衡 443
12-4 粗糙壁面明槽紊流 445
12-4-1 粗糙壁面的理论零点 446
12-4-2 粗糙壁面明槽紊流的流速分布 448
12-4-3 粗糙壁面明槽紊流的紊流度分布 449
12-4-4 河流中的紊流 452
参考书目 457
附录 场论与张量基本运算知识 459
名词索引 473
人名索引 485