工程流體力學（第二版）

《工程流體力學（第二版）》是2009年化學工業出版社出版的圖書，作者是黃衛星、李建明、肖澤儀。

基本信息

工程流體力學（第二版）

所屬類別

教材 >> 本科 >> 本科機械

作者：黃衛星、李建明、肖澤儀 編

出版日期：2009年3月 書號：978-7-122-03940-8

開本：16 裝幀：平 版次：2版1次 頁數：308頁

內容簡介

本書內容涉及流體力學基本概念、基本原理、研究方法和工程套用四個方面，全書共12章，包括：流體的力學性質、流體流動的基本概念、流體靜力學、流體流動的守恆原理、不可壓縮流體的一維層流流動、流體流動微分方程、理想不可壓縮流體的平面運動、流體力學實驗研究方法、管內流體流動、流體繞物流動、化工機械中的典型流動分析、流體流動數值模擬。

本書可供高校化工、輕工、機械、能源及相關專業作為教材或教學參考書選用，對化工機械及相關專業的科研和工程技術人員亦有實際參考價值。

目錄

第1章流體的力學性質1

11流體的連續介質模型1

111流體質點的概念1

112流體連續介質模型2

12流體的力學特性2

121流動性2

122可壓縮性2

123黏滯性3

124表面張力特性6

13牛頓流體和非牛頓流體10

131牛頓流體與非牛頓流體10

132非牛頓流體及其黏度特性10

習題11

第2章流體流動的基本概念14

21流場及流動分類14

211流場的概念14

212流動分類14

22描述流體運動的兩種方法16

221拉格朗日法16

222歐拉法17

223兩種方法的關係17

224質點導數18

23跡線和流線21

231跡線21

232流線21

233流管與管流連續性方程23

24流體的運動與變形24

241微元流體線的變形速率24

242微元流體團的變形速率26

243渦量與有旋流動27

244無旋流動——勢流28

25流體的流動與阻力29

251流體流動的推動力30

252層流與湍流30

253流場邊界的對流動的影響32

254流動阻力與阻力係數33

習題35

第3章流體靜力學38

31作用在流體上的力38

311質量力38

312表面力——應力與壓力39

313靜止流場中的表面力39

314壓力的表示方法及單位40

32流體靜力學基本方程41

321流體靜力學基本方程41

322靜止流場基本特性41

33重力場中的靜止液體43

331重力場中靜止流體的壓力分布43

332U形管測壓原理44

333靜止液體中固體壁面的受力46

334靜止液體中物體的浮力與浮力矩51

34非慣性坐標系中的靜止液體53

341非慣性坐標系中的質量力53

342直線勻加速運動中的靜止液體53

343勻速旋轉容器中的靜止液體54

344高速迴轉圓筒內流體的壓力分布56

習題57

第4章流體流動的守恆原理62

41概述62

411系統與控制體62

412輸運公式63

42質量守恆方程64

421控制面上的質量流量64

422控制體質量守恆方程65

423多組分系統的質量守恆方程67

43動量守恆方程69

431控制體動量守恆方程69

432動量守恆方程的簡化形式71

44動量矩守恆方程75

441動量矩定律75

442控制體動量矩守恆方程75

45能量守恆方程79

451運動流體的能量79

452控制體能量守恆方程82

453化工流動系統的能量方程84

454伯努利方程及其套用說明87

46守恆方程綜合套用分析92

461小孔流動問題92

462管流中的液體汽化問題94

463駐點壓力與皮托管95

464管道局部阻力損失分析97

習題101

第5章不可壓縮流體的一維層流流動108

51概述108

511建立流動微分方程的基本方法108

512常見邊界條件109

513流動條件說明109

52狹縫流動分析109

521狹縫流動的微分方程110

522狹縫流動的切應力與速度分布112

523水平狹縫壓差流的流動阻力112

53管內流動分析114

531圓管內的層流流動114

532圓形套管內的層流流動118

54降膜流動分析120

541傾斜平板上的降膜流動120

542豎直圓管外壁的降膜流動122

習題124

第6章流體流動微分方程127

61連續性方程127

611直角坐標系中的連續性方程127

612柱坐標和球坐標系中的連續性方程129

62以應力表示的運動方程130

621作用於微元體上的力130

622動量流量及動量變化率132

623以應力表示的運動方程133

63黏性流體運動微分方程134

631牛頓流體的本構方程134

632流體運動微分方程——NavierStokes方程136

633柱坐標和球坐標系中的NS方程138

64流體流動微分方程的套用140

641NS方程套用概述140

642NS方程套用舉例140

習題146

第7章不可壓縮理想流體的平面運動149

71流體微團的運動149

711流體微團平面運動的分解149

712有旋流動與無旋流動150

713線流量與速度環量151

72速度勢函式與流函式152

721速度勢函式、勢流152

722流函式及其性質152

723速度勢函式與流函式的關係154

73不可壓縮理想流體平面流動的基本方程155

731連續性方程與運動微分方程155

732不可壓縮平面勢流的基本方程——拉普拉斯方程156

733速度勢函式與流函式的全微分方程156

74簡單有勢流動及其組合流動157

741平行直線等速流157

742角形區域內的流動158

743點源與點匯158

744點渦159

745複合流動159

746理想流體繞固定圓柱體的流動162

747理想流體繞轉動圓柱體的流動164

習題166

思考題166

第8章流體力學的實驗研究方法167

81流動相似原理 167

811幾何相似167

812運動相似168

813動力相似168

82相似準則及其分析方法168

821微分方程分析法169

822量綱分析法173

83工程模型研究176

831模型與原型的相似176

832參數測試及實驗結果整理177

833模型研究套用舉例178

84流場測試技術181

841速度場的測量181

842壓力場的測量185

習題185

思考題186

第9章管內流體流動187

91層流與湍流 187

911雷諾實驗187

912圓管內充分發展的層流流動188

913湍流及其基本特性189

914湍流理論簡介190

92湍流的半經驗理論191

921雷諾方程191

922湍流假說——普朗特混合長度理論192

923通用速度分布——壁面律194

93圓管內充分發展的湍流流動196

931光滑管內的湍流速度與切應力196

932粗糙管內的湍流速度分布197

94圓管內流動的阻力損失198

941圓管阻力損失與阻力係數定義198

942光滑圓管的阻力係數199

943粗糙圓管的阻力係數200

944局部阻力係數203

95圓管進口段流動分析206

951進口段流動狀態與進口段長度206

952進口段阻力206

96非圓形截面管內的流體流動207

97彎曲管道內的流體流動208

習題209

思考題209

第10章流體繞物流動210

101邊界層基本概念 210

1011邊界層理論210

1012邊界層的厚度與流態210

1013平壁表面摩擦阻力與摩擦阻力係數212

102平壁邊界層流動213

1021普朗特邊界層方程213

1022平壁層流邊界層的精確解214

1023馮·卡門邊界層動量積分方程216

1024平壁層流邊界層的近似解218

1025平壁湍流邊界層的近似解220

103邊界層分離及繞流總阻力223

1031邊界層分離現象223

1032繞流總阻力224

104繞圓柱體的流動分析226

1041繞圓柱體的流動227

1042圓柱繞流總阻力228

105繞球體的流動分析229

1051繞球體的流動229

1052球體繞流總阻力229

1053顆粒的沉降速度230

習題232

思考題233

第11章化工機械中的典型流動分析234

111葉輪機械中的流體流動234

1111葉輪機械工作原理234

1112軸流式葉輪機械中的流體流動236

1113徑流式葉輪機械中的流體流動237

112旋流器中的流體流動239

1121概述239

1122旋流器中的流體流動240

1123旋流器中的壓力分布241

113通過濾餅層的流體流動242

1131達西公式及其修正242

1132不可壓縮濾餅和可壓縮濾餅244

1133過濾基本方程的積分245

1134離心過濾247

114沉降離心機中的流體流動248

1141轉鼓內的流體流動形式249

1142顆粒的運動250

思考題250

本章符號說明251

第12章流體流動的數值模擬252

121概述252

1211研究流體流動的三種基本方法252

1212數值模擬基本方法與過程253

122模型方程的建立254

1221化工設備中的流動分析與簡化254

1222模型方程及其規範化255

1223求解NS方程的原始變數法和渦量流函式法257

1224以渦量流函式表示的模型方程257

1225渦量流函式模型方程的邊界條件 258

123流動區域及模型方程的離散259

1231流動區域的離散259

1232基本差分公式261

1233模型方程與邊界條件的離散263

124代數方程的求解方法265

1241疊代法基本公式及收斂判別265

1242加速疊代收斂的基本方法和思想267

125模型方程計算程式及結果討論269

1251計算程式及過程說明269

1252計算結果討論271

思考題273

本章符號說明274

附錄A矢量與場論的基本定義和公式275

附錄B流體力學常見物理量量綱、單位換算及特徵數279

附錄C流體的物性參數281

附錄D習題參考答案284

參考文獻292