工程流體力學（第3版）(2018年化學工業出版社出版的圖書)

《工程流體力學（第3版）》是2018年化學工業出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：工程流體力學（第3版）
• 出版時間：2018年1月1日
• 出版社：化學工業出版社
• ISBN：9787122304629

內容簡介

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、流體流動模型實驗方法、不可壓縮流體管內流動、流體繞物流動、可壓縮流動基礎與管內流動，過程設備內流體的停留時間分布。

本書編者長期專注過程設備流體流動與傳遞過程的教學與科研，將流體力學基本理論與過程設備內的流動問題緊密結合，內容編排層次清晰，概念闡述直觀明確，問題分析聯繫實際；書中例題豐富，習題均由編者演算後選編或設計，並附有詳盡答案及解題提示，對促進課程的教學和各章主要知識點的理解與掌握有重要幫助。

圖書目錄

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3

1.2.2可壓縮性3

1.2.3黏滯性4

1.2.4表面張力特性8

1.3牛頓流體和非牛頓流體12

1.3.1牛頓流體與非牛頓流體12

1.3.2非牛頓流體及其黏度特性12

習題13

第2章流體流動的基本概念17

2.1流場及流動分類17

2.1.1流場的概念17

2.1.2流動分類17

2.2描述流體運動的兩種方法19

2.2.1拉格朗日法19

2.2.2歐拉法20

2.2.3兩種方法的關係20

2.2.4質點導數21

2.3跡線和流線24

2.3.1跡線24

2.3.2流線24

2.3.3流管與管流連續性方程26

2.4流體的運動與變形27

2.4.1微元流體線的變形速率27

2.4.2微元流體團的變形速率29

2.4.3有旋流動與旋流動30

2.5流體的流動與阻力32

2.5.1流體流動的推動力32

2.5.2層流與湍流32

2.5.3固壁邊界對流動的影響34

2.5.4流動阻力與阻力係數36

習題39

第3章流體靜力學42

3.1作用在流體上的力42

3.1.1質量力42

3.1.2表面力——應力與壓力43

3.1.3靜止流場中的表面力43

3.1.4壓力的表示方法及單位44

3.2流體靜力學基本方程45

3.2.1流體靜力平衡方程45

3.2.2靜止流場的壓力微分方程46

3.3重力場液體靜力學47

3.3.1重力場中靜止液體的壓力分布48

3.3.2U形管測壓原理48

3.3.3靜止液體中固體壁面的受力50

3.3.4靜止液體中物體的浮力與浮力矩55

3.4非慣性坐標系液體靜力學57

3.4.1重力場非慣性坐標系中的質量力57

3.4.2直線勻加速運動中的靜止液體58

3.4.3勻速旋轉容器中的靜止液體59

3.4.4高速迴轉圓筒內液體的壓力分布62

習題63

第4章流體流動的守恆原理68

4.1概述68

4.1.1系統與控制體68

4.1.2守恆定律與輸運公式69

4.2質量守恆方程70

4.2.1控制面上的質量流量70

4.2.2控制體質量守恆方程71

4.2.3多組分系統的質量守恆方程73

4.3動量守恆方程75

4.3.1控制體動量守恆方程75

4.3.2以平均速度表示的動量方程76

4.4動量矩守恆方程80

4.4.1控制體動量矩守恆方程80

4.4.2穩態平面系統的動量矩方程81

4.5能量守恆方程85

4.5.1運動流體的能量85

4.5.2控制體能量守恆方程88

4.5.3化工流動系統的能量方程90

4.5.4機械能守恆方程——伯努利方程93

4.6守恆方程綜合套用分析98

4.6.1小孔流動問題98

4.6.2管流中的液體汽化問題101

4.6.3駐點壓力與皮托管測速102

4.6.4管道局部阻力問題104

習題108

第5章不可壓縮流體的一維層流流動117

5.1概述117

5.1.1建立流動微分方程的基本方法117

5.1.2不可壓縮一維穩態層流及其特點118

5.1.3常見邊界條件120

5.2狹縫流動分析120

5.2.1平壁層流的微分方程121

5.2.2典型狹縫流動問題分析123

5.3管內流動分析126

5.3.1管狀層流的微分方程126

5.3.2圓管及圓形套管內的層流流動128

5.4降膜流動分析132

5.4.1傾斜平壁上充分發展的降膜流動132

5.4.2豎直圓管外壁的降膜流動134

5.4.3變厚度降膜流動問題分析135

習題137

第6章流體流動微分方程141

6.1連續性方程141

6.1.1直角坐標系中的連續性方程141

6.1.2柱坐標和球坐標系中的連續性方程142

6.2以應力表示的運動方程143

6.2.1作用於微元體上的力143

6.2.2動量流量及動量變化率145

6.2.3以應力表示的運動方程146

6.3黏性流體運動微分方程147

6.3.1牛頓流體的本構方程147

6.3.2流體運動微分方程——Navier-Stokes方程149

6.3.3柱坐標和球坐標系中的N-S方程151

6.4流體流動微分方程的套用153

6.4.1N-S方程套用概述153

6.4.2N-S方程套用舉例153

習題160

第7章理想不可壓縮流體的平面運動163

7.1流體平面運動的速度分解163

7.2有旋流場與旋流場164

7.2.1速度環量與線流量164

7.2.2有旋流場的運動學特性165

7.2.3旋流場的運動學特性167

7.3不可壓縮平面流動的流函式168

7.4理想不可壓縮平面勢流及分析方法170

7.4.1不可壓縮平面勢流基本特性170

7.4.2拉普拉斯方程和全微分方程172

7.4.3理想不可壓縮平面勢流的伯努利方程173

7.5理想不可壓縮平面勢流典型問題173

7.5.1平行直線等速流動174

7.5.2點源與點匯流動174

7.5.3點渦流動175

7.5.4角形區域內的流動176

7.5.5複合流動177

7.5.6理想流體繞固定圓柱體的流動180

7.5.7理想流體繞轉動圓柱體的流動182

習題184

思考題185

第8章流體流動模型實驗方法186

8.1流動相似原理186

8.1.1幾何相似186

8.1.2運動相似187

8.1.3動力相似187

8.2相似準則及其分析方法187

8.2.1微分方程分析法——N-S方程的相似分析188

8.2.2相似數的物理意義及典型套用條件189

8.2.3相似準則在模型實驗中的套用191

8.2.4量綱分析法194

8.3模型實驗198

8.3.1模型實驗設計199

8.3.2模型實驗設計套用舉例199

8.3.3實驗數據的整理及套用說明206

習題207

思考題209

第9章不可壓縮流體管內流動210

9.1層流與湍流210

9.1.1雷諾實驗210

9.1.2圓管內充分發展的層流流動211

9.1.3湍流及其基本特性212

9.1.4湍流理論簡介213

9.2湍流的半經驗理論214

9.2.1雷諾方程214

9.2.2湍流假說——普朗特混合長度理論216

9.2.3通用速度分布——壁面律217

9.3圓管內充分發展的湍流流動219

9.3.1光滑管內的湍流速度分布與切應力219

9.3.2粗糙管內的湍流速度分布220

9.4圓管內流動的阻力損失221

9.4.1圓管阻力損失與阻力係數定義221

9.4.2光滑圓管的阻力係數222

9.4.3粗糙圓管的阻力係數223

9.4.4局部阻力係數226

9.5圓管進口段流動分析229

9.5.1進口段流動狀態與進口段長度229

9.5.2進口段阻力230

9.6非圓形截面管內的流體流動230

9.7彎曲管道內的流體流動233

9.7.1彎曲管道內的流動特點233

9.7.2彎曲管道的阻力係數234

習題235

思考題236

第10章流體繞物流動238

10.1邊界層基本概念238

10.1.1邊界層理論238

10.1.2邊界層的厚度與流態238

10.1.3平壁表面摩擦阻力與摩擦阻力係數240

10.2平壁邊界層流動241

10.2.1普朗特邊界層方程241

10.2.2平壁層流邊界層的精確解242

10.2.3馮·卡門邊界層動量積分方程245

10.2.4平壁層流邊界層的近似解246

10.2.5平壁湍流邊界層的近似解248

10.3邊界層分離及繞流總阻力252

10.3.1邊界層分離現象252

10.3.2繞流總阻力253

10.4繞圓柱體的流動分析255

10.4.1繞圓柱體的流動256

10.4.2圓柱繞流總阻力257

10.5繞球體的流動分析258

10.5.1繞球體的流動258

10.5.2球體繞流總阻力258

10.5.3顆粒的沉降速度259

習題261

思考題262

第11章可壓縮流動基礎與管內流動263

11.1可壓縮流動基本過程與方程263

11.1.1熱力學基本過程263

11.1.2熱力學基本方程263

11.1.3質量及能量守恆方程264

11.2聲波傳播速度及馬赫數265

11.2.1小擾動壓力波（聲波）的傳播速度265

11.2.2聲速與馬赫數267

11.3滯止狀態及參數268

11.3.1滯止狀態268

11.3.2滯止溫度268

11.3.3滯止壓力與滯止密度269

11.4正激波及其前後參數的變化270

11.4.1激波及其形成過程270

11.4.2正激波前後參數的變化271

11.5變截面管道內可壓縮流體的等熵流動273

11.5.1速度與管道截面變化的關係273

11.5.2臨界狀態及參數275

11.5.3拉伐爾噴管276

11.5.4漸縮管內的等熵流動281

11.6等截面管道內可壓縮流體的摩擦流動282

11.6.1有摩擦的絕熱流動282

11.6.2有摩擦的等溫流動288

11.7可壓縮流體的速度與流量測試289

11.7.1亞聲速氣流中的皮托管289

11.7.2超聲速氣流中的皮托管290

11.7.3可壓縮流動流量測量291

習題291

思考題294

第12章過程設備內流體的停留時間分布295

12.1停留時間的基本概念與關係295

12.1.1返混與停留時間分布295

12.1.2流體停留時間與進口時間的關係296

12.2停留時間分布函式及密度函式297

12.2.1停留時間分布函式F(t)297

12.2.2停留時間分布密度函式E(t)298

12.2.3分布函式F(t)與密度函式E(t)的套用298

12.2.4內部年齡密度函式I(t)及其與F(t)、E(t)的關係301

12.2.5因次停留時間函式302

12.3停留時間分布的測量及其數字特徵303

12.3.1脈衝示蹤法 (pulse signal)303

12.3.2階躍示蹤法 (step change)304

12.3.3停留時間分布的數字特徵305

12.4幾種典型的停留時間分布模型306

12.4.1平推流模型 (plug flow)306

12.4.2全混流模型 (perfect mixing)307

12.4.3多釜串聯模型308

12.4.4軸向擴散模型310

12.5停留時間分布曲線的套用312

12.5.1設備內流動情況的定性推斷312

12.5.2設備內流動情況的定量分析312

12.5.3流動模型的模型參數求取313

習題314

附錄318

附錄A矢量與場論的基本定義和公式318

附錄B流體力學常見物理量量綱、單位換算及特徵數321

附錄C流體的物性參數323

附錄D習題參考答案326

參考文獻336