流體流動問題解析與計算

《流體流動問題解析與計算》是2021年化學工業出版社出版的圖書，作者是黃衛星。

基本介紹

• 中文名：流體流動問題解析與計算
• 作者：黃衛星
• 出版社：化學工業出版社
• 出版時間：2021年8月 
• 定價：96 元 
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787122370556

內容簡介

本書較系統地匯集了具有教學價值及工程實際意義的流體流動典型問題，並根據流體力學知識，將問題劃分為12章，包括：流體力學特性相關問題，流體流動基本概念問題，流體靜力學問題，流動系統質量動量能量守恆問題，不可壓縮一維層流問題，流體流動微分方程的套用，不可壓縮理想流體平面流動問題，流動相似與模型實驗問題，不可壓縮流體管內流動問題，邊界層流動及繞流阻力問題，可壓縮流體管內流動問題，過程設備流體停留時間問題。書中各章按“知識要點及基本公式 典型問題及解析計算過程”的方式編排，從中闡明相關問題的類型特點、常用假設、解析要領、計算方法，藉此幫助讀者深化基本概念的理解，熟悉原理公式的套用，積累分析建模的經驗，提升解決工程實際問題的能力。

本書既可作為高校學生學習流體力學類課程的輔導教材，也可作為高校教師講授工程流體力學課程的案例教材，同時也可作為相關專業科研及工程技術人員的常備參考書。

作者簡介

黃衛星，四川大學，教授，長期專注過程設備流體流動與傳遞過程的科研與教學；

教學方面：長期主講課程包括，

工程流體力學（過程裝備、安全工程、環境工程、機械製造本科生）；

化工傳遞過程（化工一級學科、化工機械二級學科研究生學位課）；

過程設備傳熱學基礎（雙語，過程裝備、安全工程本科生）；

目 錄

第1章流體力學特性相關問題1

1.1流體壓縮率計算問題2

1.1.1流體可壓縮性概述2

1.1.2壓縮率計算2

【P1-1】不同熱力過程的氣體壓縮率問題2

【P1-2】壓力表校驗器油缸加壓問題3

1.2流體黏性及液膜摩擦問題3

1.2.1流體黏性概述3

1.2.2液膜摩擦問題4

【P1-3】液膜滑動摩擦典型問題4

【P1-4】液膜轉動摩擦典型問題5

【P1-5】轉動圓盤的摩擦力矩及散熱率問題6

【P1-6】旋轉黏度儀原理及黏度計算式6

1.3表面張力效應問題7

1.3.1表面張力概述7

1.3.2表面張力效應問題8

【P1-7】擴展液面所需的功及自由液面的表面能8

【P1-8】空氣中小液滴的內外壓差9

【P1-9】表面張力導致的液體沸騰壁溫過熱度問題9

【P1-10】平行板間的毛細現象計算10

【P1-11】豎直平壁毛細現象液面形狀的近似解與數值解10

1.4其他問題13

【P1-12】理想塑性流體管流問題13

【P1-13】流體質點尺度的近似模型14

第2章流體流動基本概念問題17

2.1流體運動學行為的描述及相關問題18

2.1.1流體運動學行為的描述18

2.1.2運動學行為相關問題19

【P2-1】已知歐拉速度場求跡線方程/流線方程/質點加速度19

【P2-2】二維非穩態流場空間點的流體加速度與流體質點加速度20

【P2-3】三維非穩態流場的質點加速度與溫度變化率21

【P2-4】跡線與流線問題Ⅰ21

【P2-5】跡線與流線問題Ⅱ22

【P2-6】流場運動學特性的判斷23

【P2-7】三維不可壓縮流場運動學特性的判斷與計算24

【P2-8】電除塵器內粒子的運動軌跡及分離長度24

【P2-9】圓管層流的運動學特性26

2.2流體流動與流動阻力的基本概念26

2.2.1要點概述26

2.2.2三類典型流動的特徵行為及流動阻力27

2.2.3流動阻力計算基本方法的套用29

【P2-10】圓管流動摩擦產生的螺栓附加拉力29

【P2-11】圓管流動的形態判別及泵送功率計算29

【P2-12】圓管層流與湍流的速度分布特性30

【P2-13】非圓形管的摩擦阻力損失及水力直徑30

【P2-14】邊界層流動及球體繞流組合結構的阻力計算31

【P2-15】轎車風阻問題31

【P2-16】流體低速繞流球形體的形狀阻力與摩擦阻力32

【P2-17】球形顆粒的自由沉降速度計算33

第3章流體靜力學問題34

3.1流體靜力學基本方程及靜止流場特性35

3.1.1流體靜力學基本方程35

3.1.2靜止流場特性問題35

【P3-1】靜止流場特性問題Ⅰ35

【P3-2】靜止流場特性問題Ⅱ36

【P3-3】靜止流場特性問題Ⅲ36

3.2重力場靜止流體的壓力分布及相關問題37

3.2.1重力場靜止流體的壓力分布37

3.2.2重力場靜壓分布方程的套用38

【P3-4】大氣層狀態參數的估計38

【P3-5】複式U形壓差計壓力遞推計算38

【P3-6】油的比重測試問題39

【P3-7】杯式真空計測壓問題39

【P3-8】旋風除塵器水封設計問題40

【P3-9】微壓差計及測量精度分析40

【P3-10】容器中的液壓平衡問題41

【P3-11】利用小管吹送空氣測量水槽液位42

3.3重力場靜止液體中的器壁受力42

3.3.1液體重力靜壓對器壁的作用力42

3.3.2平面力系的力矩及合力中心43

3.3.3靜止液體中的器壁受力問題44

【P3-12】液體比重計密度測量範圍計算44

【P3-13】圓筒形閘門受力分析44

【P3-14】水壩受力的分析與計算45

【P3-15】圓柱閘門兩側的靜壓平衡問題47

【P3-16】平板閘門自動開啟所需的水深計算47

【P3-17】水池閘門拉索水泥配重的體積計算48

3.4直線勻加速系統液體靜力學問題49

3.4.1問題概述及基本方程49

3.4.2典型問題解析與計算50

【P3-18】直線勻加速油罐車車廂壁面受力分析50

【P3-19】直線勻加速槽車內液體的溢出問題51

【P3-20】直線勻加速系統液體中浸沒物體的總表面力（浮力）52

3.5勻速轉動系統液體靜力學問題53

3.5.1問題概述及基本方程53

3.5.2典型問題解析與計算54

【P3-21】液體轉速計測試原理54

【P3-22】轉動容器中液體的溢出問題55

【P3-23】臥式轉動圓筒內液體的等壓面問題56

【P3-24】轉動容器的汽化轉速及頂蓋受力56

【P3-25】轉動容器中兩種液體的分界面及壓力分布57

【P3-26】油水混合物在高速轉鼓中的分層界面及壁面壓力計算58

第4章流動系統質量/動量/能量守恆問題60

4.1質量守恆方程及物料衡算問題61

4.1.1控制體質量守恆方程61

4.1.2質量守恆及物料衡算問題62

【P4-1】輥軋鋼板的運動速度計算62

【P4-2】攪拌槽中鹽溶液的濃度-時間關係62

【P4-3】攪拌槽中溶液混合的濃度-時間關係63

【P4-4】放射性鹽溶液蒸發濃縮的操作周期計算64

【P4-5】篩板塔淨化氣流夾帶液滴的混合置換模型及塔板數計算64

【P4-6】廢水攪拌池中自分解組分的濃度-時間關係65

【P4-7】磷酸反應槽出口溶液的濃度-時間關係66

4.2動量、動量矩守恆方程及流體系統受力分析67

4.2.1控制體動量及動量矩守恆方程67

4.2.2流體系統受力問題分析69

【P4-8】彎曲噴管受力分析69

【P4-9】噴氣發動機推力計算70

【P4-10】二維風洞中測試柱狀體的阻力係數71

【P4-11】理想水流垂直衝擊平板的受力分析72

【P4-12】理想水流衝擊固定葉片和平移葉片的受力分析72

【P4-13】理想水流衝擊轉動葉輪的受力分析74

【P4-14】二維理想水流衝擊傾斜平板的受力分析75

【P4-15】離心泵葉輪的輸出力矩及功率75

4.3能量守恆方程及其套用問題77

4.3.1流體系統的能量77

4.3.2控制體能量守恆方程77

4.3.3能量守恆方程套用問題79

【P4-16】強制循環蒸發器的循環流量及熱量衡算79

【P4-17】氣瓶充氣過程中的溫升與充氣量問題80

【P4-18】加熱攪拌槽中溶液的溫度-時間關係82

【P4-19】串聯硫酸冷卻槽突然停水及再啟動過程的溫度-時間關係83

【P4-20】供水管路系統的泵送功率計算85

【P4-21】全壓與駐點壓力的概念及皮托管測速原理86

【P4-22】文丘里管流量公式87

【P4-23】引射器的氣源壓力及面積比條件87

【P4-24】薄板溢流堰的流量公式及流量計算88

【P4-25】雙堰型臥式三相分離器液層厚度的計算與調控89

4.4守恆原理綜合套用問題90

4.4.1流動流體與器壁的相互作用力問題90

【P4-26】輸水管路三通接管受力分析91

【P4-27】變徑彎管出口壓力/溫升及受力分析92

【P4-28】明渠水流對閘門的衝擊力93

4.4.2理想液體自由射流及孔口流動問題94

【P4-29】理想流體垂直射流受力問題95

【P4-30】理想水流的流量及射程-方位角關係95

【P4-31】容器壁面小孔射流軌跡問題96

【P4-32】矩形孔口理論流量的對比計算96

【P4-33】紙漿蒸煮釜卸料流量與時間計算97

【P4-34】矩形槽內沉浸孔的擬穩態流動問題98

4.4.3虹吸流動及液體汽化問題99

【P4-35】虹吸管排水流速及排水時間問題99

【P4-36】兩水庫間虹吸管輸水流量的計算100

【P4-37】離心泵安裝高度的計算101

【P4-38】圓盤式摩擦泵流量公式及流量計算102

4.4.4突擴/突縮口的局部阻力及相關問題103

【P4-39】引風口/出風口壓力與環境壓力的關係103

【P4-40】礦山坑道自然通風的風向及流速問題105

【P4-41】引風除塵系統的阻力損失與風機功率105

【P4-42】等直徑管中節流元件的局部阻力損失107

【P4-43】不可壓縮流體引射混合的阻力損失108

【P4-44】可壓縮流體的引射混合問題110

4.4.5水躍現象及小擾動重力波傳播速度問題111

【P4-45】水躍現象產生條件及機械能損耗111

【P4-46】小擾動重力波的傳播速度112

【P4-47】通過重力波駐波角確定水流速度113

第5章不可壓縮一維層流問題114

5.1概述115

5.1.1建立流動微分方程的基本步驟115

5.1.2常見邊界及定解條件115

5.2平壁層流的基本方程及套用115

5.2.1平壁層流及其特點115

5.2.2平壁層流的基本方程116

5.2.3平壁層流典型問題分析117

【P5-1】平板通道的層流速度分布及摩擦阻力係數117

【P5-2】平行板間液-液流動速度分布的合理性判別118

【P5-3】平行板間摩擦-壓差流的速度及切應力分布118

【P5-4】雙層液膜表面的平板拖拽力及界面切應力計算118

【P5-5】圓筒摩擦剪下流的切應力及速度分布119

【P5-6】流體動壓潤滑原理——平壁層流問題的擴展120

5.3圓管層流的基本方程及套用122

5.3.1圓管層流的特點及基本方程122

5.3.2圓管層流典型問題分析123

【P5-7】圓管層流的速度分布及阻力係數123

【P5-8】用哈根-泊謖葉公式測量流體黏度的誤差分析124

【P5-9】根據圓管層流流量測試估計流體運動黏度124

【P5-10】圓形套管層流的速度分布及阻力係數125

【P5-11】圓形套管輸送蔗糖水溶液的流量及摩擦力計算125

【P5-12】圓桿在圓管內對中滑動所產生的摩擦流動問題126

【P5-13】豎直圓管內理想塑性流體的重力流動條件127

【P5-14】圓柱黏度儀的黏度測量計算式127

【P5-15】毛細管流量計的測量計算與分析128

【P5-16】流體層流流動通過圓管管網的流量與流向129

【P5-17】豎直圓柱表面的層流降膜流動分析130

5.4平壁降膜流動分析131

5.4.1平壁層流降膜的基本方程131

5.4.2平壁降膜流動典型問題分析132

【P5-18】傾斜平壁充分發展層流降膜的力平衡分析132

【P5-19】在豎直平壁表面形成給定厚度油膜所需的流量133

【P5-20】傾斜平壁蒸汽冷凝液膜的厚度與流速計算133

【P5-21】液體排放過程中黏附於器壁表面的液量計算134

【P5-22】傳送帶表面的液膜厚度及液體輸送量135

【P5-23】球面降膜流動的液膜厚度與平均流速137

第6章流體流動微分方程的套用139

6.1流體流動微分方程140

6.1.1流體流動的連續性方程140

6.1.2不可壓縮流體的運動微分方程——Navier-Stokes方程140

6.1.3牛頓流體的本構方程141

6.2流動微分方程的套用141

6.2.1套用概述141

6.2.2流動微分方程套用相關問題142

【P6-1】由控制體質量守恆積分方程變換連續性方程142

【P6-2】套用連續性方程判斷流體的可壓縮性142

【P6-3】柱坐標微元體的質量守恆分析142

【P6-4】套用連續性方程確定交變流場的密度函式143

【P6-5】流體微元表面的質量通量與動量通量143

【P6-6】平行板間一維穩態層流的速度分布144

【P6-7】轉動摩擦液膜的速度及切應力分布145

【P6-8】轉動軸的摩擦力矩及功率計算146

【P6-9】雙層陶瓷膜管環隙間的徑向流動及壓力分布147

【P6-10】通過多孔介質流動的微分方程及其套用148

【P6-11】兩平行圓盤之間的徑向層流流動問題149

【P6-12】底板突然啟動產生的一維非穩態層流問題151

【P6-13】由N-S方程和流線方程推導沿流線的伯努利方程153

【P6-14】等截面管內充分發展層流的運動微分方程154

【P6-15】正三角形截面管充分發展層流的速度分布及阻力係數155

【P6-16】矩形截面管充分發展層流的速度分布及阻力係數156

【P6-17】平壁非穩態層流降膜的微分方程及其近似解158

【P6-18】自然對流的運動微分方程及其套用160

第7章不可壓縮理想流體平面流動問題163

7.1流體平面運動的基本概念164

7.1.1流體平面運動的轉動與體積應變速率164

7.1.2無旋流動（勢流）與勢函式164

7.1.3不可壓縮平面流動的流函式164

7.1.4不可壓縮平面勢流及其特點165

7.1.5勢函式與流函式概念問題165

【P7-1】根據速度勢函式確定速度及流函式165

【P7-2】根據流函式確定速度及速度勢函式166

【P7-3】已知速度分量確定流場運動學特性Ⅰ167

【P7-4】已知速度分量確定流場運動學特性Ⅱ167

【P7-5】直線運動均勻流場的勢函式與流函式Ⅰ168

【P7-6】直線運動均勻流場的勢函式與流函式Ⅱ168

【P7-7】非穩態平面流場的勢函式和流函式168

【P7-8】速度勢函式與加速度勢函式的關係170

【P7-9】平行板間剪下流動的流函式及流量170

【P7-10】傾斜平壁降膜流動的流函式及流量170

7.2不可壓縮平面勢流流場分析171

7.2.1不可壓縮平面勢流分析方法171

7.2.2不可壓縮平面勢流流場問題172

【P7-11】不可壓縮勢流的N-S方程與伯努利方程172

【P7-12】垂直壁面角形區流場的流函式及流網圖173

【P7-13】按平面勢流角形區流場計算垂直擋牆的受力173

【P7-14】點源與點匯構成的複合流動及偶極流174

【P7-15】均勻橫向流與點源複合——理想流體繞鈍頭體的流動175

【P7-16】均勻橫向流與點源/點匯複合——流場速度與壓力計算177

【P7-17】均勻橫向流與點源/點匯複合——理想流體繞橢圓柱流動177

【P7-18】均勻橫向流與偶極流複合——理想流體繞圓柱流動179

【P7-19】按理想流體繞流圓柱計算橋墩端部受力180

【P7-20】水下橫移圓柱表面出現空泡時的運動速度181

【P7-21】均勻橫向流繞轉動圓柱體的流場分析與計算181

【P7-22】自由渦的液面形狀曲線183

第8章流動相似及模型實驗問題184

8.1流動相似與相似準則185

8.1.1幾何相似185

8.1.2運動相似及時間準則185

8.1.3動力相似及動力相似準則185

8.2流體流動問題的相似分析 187

8.2.1流動問題微分方程的相似分析187

【P8-1】黏性不可壓縮流動問題的相似準則——N-S方程相似分析187

【P8-2】小溫差自然對流問題的動力相似準則188

【P8-3】流動充分發展管內強制對流換熱過程的相似準則189

8.2.2流動問題影響因素的因次分析190

【P8-4】管內不可壓縮流動的摩擦壓降——因次分析方法示例190

【P8-5】管內充分發展流動的摩擦壓降表達式192

【P8-6】顆粒沉降速度或繞流阻力問題的因次分析193

【P8-7】圓柱繞流誘導振動頻率問題的因次分析194

【P8-8】流體輸送機械內流體壓力增量影響因素的因次分析195

【P8-9】水輪機輸出力矩及其影響因素的無因次數關係196

【P8-10】可壓縮流體與不可壓縮流體繞流阻力問題的因次分析198

【P8-11】水面艦船阻力問題的因次分析199

【P8-12】液體由豎直圓管流出所形成的液滴質量199

【P8-13】液體噴嘴產生的液滴粒徑及其影響因素200

【P8-14】氣固兩相流對管壁金屬的磨蝕量及其影響因素200

【P8-15】高爆能量產生的衝擊波波面半徑及其速度問題201

8.3模型實驗設計及流動相似計算202

8.3.1模型實驗設計的基本要點202

8.3.2模型實驗設計與相似計算問題203

【P8-16】管道內不可壓縮定常流動的相似工況計算203

【P8-17】測定水管閥門阻力特性的模型實驗204

【P8-18】文丘里流量計流動過程的動力相似205

【P8-19】蒸汽橫掠換熱管流動的模型實驗206

【P8-20】橢圓柱繞流的動力相似計算206

【P8-21】建築物風載荷問題的模型實驗207

【P8-22】球體繞流阻力問題的動力相似208

【P8-23】兩球形顆粒恆速沉降過程的動力相似209

【P8-24】氣力管道輸運沙粒的模型實驗209

【P8-25】液體噴嘴所形成的液滴粒徑估算210

【P8-26】噴射水流的速度與高度（機械能轉換過程的相似數）211

【P8-27】反應堆冷卻系統循環泵的放大模型實驗212

【P8-28】通風系統軸流風扇的性能實驗213

【P8-29】軸流風機異地安裝的相似計算214

【P8-30】離心泵的動力相似及其相似定律與比例定律214

【P8-31】軸流泵操作性能的模型實驗216

【P8-32】幾何相似軸流泵輸送水和空氣時的相似計算217

【P8-33】基於水輪機模型實驗的參數預測問題217

【P8-34】水輪機模型實驗的設計計算219

【P8-35】飛機降落過程的水洞模型實驗220

【P8-36】常壓風洞與壓力風洞中螺旋槳飛機的模型實驗221

【P8-37】低溫氮氣壓力風洞中的飛機模型實驗222

【P8-38】潛艇阻力的水槽實驗與壓力風洞實驗223

【P8-39】潛艇方向舵力矩模型實驗結果的換算224

【P8-40】魚雷阻力的模型實驗224

【P8-41】水面艦船波浪阻力的相似計算225

【P8-42】水面艦船波浪阻力與總阻力的模型實驗226

【P8-43】橋墩周圍波浪結構的模型實驗228

【P8-44】溢洪道流動問題的模型實驗228

【P8-45】河床流動模型實驗的比尺效應及變異模型229

第9章不可壓縮流體管內流動問題231

9.1不可壓縮流體管內流動的基本公式232

9.1.1管內流動充分發展時的速度分布232

9.1.2管道流動的沿程阻力與局部阻力233

9.1.3管內流動的摩擦阻力係數233

9.1.4局部阻力係數234

9.2管內流動問題的解析與計算235

9.2.1問題的基本類型、特點與解析要領235

9.2.2管內流動典型問題的解析與計算235

【P9-1】光滑圓管截面局部速度等於平均速度的位置235

【P9-2】光滑圓管湍流黏性底層及過渡層的相對厚度236

【P9-3】光滑圓管湍流黏性底層至核心區的速度分布計算237

【P9-4】光滑圓管湍流黏性底層和過渡層厚度與雷諾數的關係237

【P9-5】根據水力粗糙管截面兩點速度之比確定相對粗糙度239

【P9-6】層流圓管的摩擦壓降與進口壓力計算239

【P9-7】根據圓管層流特性測試流體運動黏度240

【P9-8】根據光滑圓管阻力係數判斷流動形態241

【P9-9】根據粗糙圓摩擦壓降確定阻力係數及流量241

【P9-10】流體在管束間順流流動的水力直徑計算242

【P9-11】圓管替代矩形管的對比計算242

【P9-12】螺旋管流動阻力及泵送功率的計算243

【P9-13】離心泵進口管路總阻力損失計算243

【P9-14】強制循環蒸發器閃蒸室進料管節流孔板的設計計算244

【P9-15】根據管道泄漏點上下游的測試壓降計算泄漏量245

【P9-16】已知流量按壓降要求確定管道直徑246

【P9-17】圓管與三角形管並聯管路的對比計算247

【P9-18】圓管與矩形管串聯管路的流量計算248

【P9-19】兩水槽液面高差驅動的串聯管路流量計算249

【P9-20】兩水力粗糙管串聯或並聯使用的壓降對比計算250

【P9-21】水泵旁路系統的流量計算250

【P9-22】多管程換熱器的管程阻力壓降及功耗計算251

【P9-23】大型U形管管束內外層換熱管流速差異計算252

【P9-24】並聯管路的壓差與流量計算254

【P9-25】串並聯分支管路的壓差與水泵功率計算254

【P9-26】水庫間分支管路的流量問題（給定阻力係數）255

【P9-27】水庫間分支管路的流量問題（阻力係數隨流量變化）257

【P9-28】水庫間分支管路的流向問題（阻力係數隨流量變化）258

【P9-29】滲透率均勻的管道內流體的平均速度及壓力變化260

【P9-30】滲透率均勻的串聯管道內流體的壓降計算261

【P9-31】對稱供油管路的壓降與流量計算261

【P9-32】單一進出口簡單管網的流量與壓降計算262

【P9-33】單一進口多出口簡單管網的流量與壓降計算263

【P9-34】簡單管網的流量與壓降計算（逐次近似法）265

【P9-35】套用逐次近似法計算三迴路管網的流量與壓降266

第10章邊界層流動及繞流阻力問題268

10.1平壁邊界層流動及摩擦阻力269

10.1.1邊界層流動的基本概念269

10.1.2層流邊界層的厚度及摩擦阻力係數270

10.1.3邊界層動量守恆積分方程270

10.1.4湍流邊界層厚度/摩擦阻力係數及速度分布270

10.1.5平壁邊界層流動及摩擦阻力典型問題271

【P10-1】邊界層排擠厚度與動量損失厚度問題271

【P10-2】邊界層厚度計算及其修正方法272

【P10-3】考慮邊界層厚度計算風車安裝高度273

【P10-4】湍流邊界層內的速度分布計算273

【P10-5】邊界層動量守恆積分方程套用Ⅰ274

【P10-6】邊界層動量守恆積分方程套用Ⅱ275

【P10-7】湍流邊界層總摩擦阻力係數的修正計算式276

【P10-8】帆船穩定板摩擦阻力計算277

【P10-9】魚雷表面摩擦阻力的功率消耗計算277

【P10-10】艦船模型實驗中確定波浪阻力的輔助計算277

10.2繞流流動及繞流阻力278

10.2.1繞流阻力及其計算方法278

10.2.2圓柱繞流及其總阻力係數279

10.2.3球體繞流及其總阻力係數280

10.2.4繞流流動及繞流阻力典型問題280

【P10-11】轎車的風阻功率計算280

【P10-12】潛航器的阻力與功率消耗計算281

【P10-13】廂式貨車側向傾覆的風速計算281

【P10-14】圓柱形煙囪的風載荷及誘導振動頻率計算281

【P10-15】錐形圓柱的風載荷及力矩計算282

【P10-16】轉動圓柱的空氣阻力轉矩及功率計算282

【P10-17】降落傘的終端速度及展開直徑計算283

【P10-18】根據終端速度確定球形顆粒直徑284

【P10-19】測試光滑球形顆粒終端速度確定流體黏度284

【P10-20】根據氦氣氣球牽繩傾斜角確定風速284

【P10-21】爆米花機操作風速範圍計算285

【P10-22】棒球擲出後的飛行時間與速度計算286

【P10-23】油漆噴槍出口液滴的運動速度與時間的關係286

第11章可壓縮流體管內流動問題289

11.1可壓縮流動的相關概念與基本關係290

11.1.1基本假設及熱力學關係290

11.1.2質量與能量守恆方程290

11.1.3聲速、馬赫數及其計算291

【P11-1】氣體及液體中的聲速對比291

【P11-2】以馬赫數表示阻力公式並計算阻力291

【P11-3】相同馬赫數下飛行速度隨高度的變化292

11.1.4滯止狀態及滯止參數計算292

【P11-4】固體表面的駐點壓力與駐點溫度292

【P11-5】皮托管測速問題及可壓縮性影響分析293

【P11-6】儲氣罐供氣管道的截面參數計算294

【P11-7】氣體絕熱管流的參數計算294

11.1.5正激波及其前後參數的計算295

【P11-8】已知正激波前參數計算激波後參數295

【P11-9】已知正激波後參數計算激波前參數296

11.2變截面管內可壓縮流體的等熵流動296

11.2.1變截面管等熵流動的基本特點與關係296

11.2.2拉伐爾管中馬赫數-靜壓的變化及流動狀態297

11.2.3拉伐爾管等熵流動分析與計算298

【P11-10】超聲速風洞參數設計計算298

【P11-11】拉伐爾管工況分析與流量計算299

【P11-12】縮放管出現激波的背壓條件300

【P11-13】縮放管上下游截面參數關係計算300

【P11-14】縮放管出口直徑設計問題301

【P11-15】超聲速噴氣發動機前段擴壓器參數計算302

【P11-16】拉伐爾管內正激波前後及出口馬赫數的聯立計算302

【P11-17】火箭噴管中正激波截面的面積及位置計算303

【P11-18】火箭發動機推力計算304

【P11-19】給定上游截面參數和正激波截面面積計算背壓305

【P11-20】超聲速氣流進入縮放管後的參數計算306

11.2.4漸縮管等熵流動分析與計算307

【P11-21】用漸縮管測量管內質量流量307

【P11-22】等動量取樣管設計計算308

【P11-23】噴氣火箭推力計算309

【P11-24】不同背壓下恆溫恆壓容器孔口的流量與溫度309

【P11-25】天然氣管道小孔泄漏問題310

【P11-26】恆溫容器放氣過程的壓力-時間關係及數值積分計算310

【P11-27】絕熱容器放氣過程的壓力-時間關係及數值積分計算312

11.3等截面管內可壓縮流體的摩擦流動314

11.3.1有摩擦絕熱流動的特點及基本關係314

11.3.2有摩擦絕熱流動典型問題316

【P11-28】絕熱摩擦流動三種典型工況的對比計算316

【P11-29】絕熱管流中馬赫數所在截面的位置計算317

【P11-30】根據出口馬赫數和背壓確定上游截面參數318

【P11-31】顆粒輸送管氣流進口參數計算（與平均密度法對比）318

【P11-32】給定管長/流量/進口壓力試差計算管徑319

【P11-33】給定氣流總溫試差計算進口壓力對應的流量320

【P11-34】給定氣流進口溫度試差計算進口壓力對應的流量322

【P11-35】矩形管絕熱摩擦流動計算324

11.3.3有摩擦等溫流動的特點及基本關係324

11.3.4有摩擦等溫流動典型問題325

【P11-36】等溫摩擦流動進出口壓力關係與平均密度法關係的對比325

【P11-37】矩形管等溫摩擦流動下游壓力計算（對比平均密度法）326

【P11-38】根據進口參數確定下游壓力（等溫與絕熱流動對比）326

【P11-39】給定管參數/出口壓力計算流量及進口壓力327

【P11-40】給定兩截面壓力試差計算質量流量（對比平均密度法）328

【P11-41】出口馬赫數為極限狀態時進口馬赫數的分析與計算328

【P11-42】等溫摩擦流動管長計算及傳熱分析329

11.4可壓縮流體的速度與流量測試330

11.4.1可壓縮流體的速度與流量測量公式330

11.4.2可壓縮流體速度與流量測量計算331

【P11-43】超聲速飛機的馬赫數及速度測量問題331

【P11-44】文丘里管測量氫氣流量的對比計算332

第12章過程設備內流體的停留時間問題333

12.1停留時間的基本概念與關係334

12.1.1流體停留時間與進口時間的關係334

12.1.2停留時間分布函式與密度函式 334

12.1.3不同時間輸入的流體在出口截面的輸出計算335

【P12-1】不同時間輸入的流體在特定時間段流出系統的總質量335

【P12-2】根據密度函式計算不同時間輸入的流體在特定時間的輸出量336

【P12-3】內部年齡分布密度函式I（t）及其與F（t）和E（t）的關係337

12.2停留時間分布的測試及基本模型338

12.2.1停留時間分布函式與密度函式的測試338

12.2.2停留時間分布的數字特徵339

12.2.3幾種典型的停留時間分布模型340

12.2.4停留時間分布測試與模型的相關問題342

【P12-4】根據脈衝示蹤回響曲線確定RTD函式342

【P12-5】根據階躍示蹤回響曲線確定RTD函式343

【P12-6】根據階躍示蹤回響曲線確定串聯釜模型參數343

【P12-7】食用油汽提塔中的停留時間分布實驗343

【P12-8】串聯攪拌器系統的停留時間分布實驗344

【P12-9】化工廠廢液排放池出口的組分濃度檢測問題345

【P12-10】化工廠廢液排放渠下游的組分濃度檢測問題346

【P12-11】兩個體積不同的全混釜串聯繫統的RTD密度函式347

【P12-12】兩個容器串聯繫統的密度函式與其獨立密度函式的關係348

【P12-13】n個一般反應釜串聯繫統的RTD密度函式遞推公式349

【P12-14】n個相同全混釜串聯繫統的RTD密度函式及數字特徵349

【P12-15】軸向擴散流模型的RTD密度函式及分布函式350

【P12-16】圓管內充分發展層流流動的RTD分布函式352

【P12-17】全混流-平推流循環系統的RTD密度函式354

【P12-18】變濃度示蹤輸入的回響曲線與RTD密度函式的關係356

【P12-19】一般循環系統的脈衝示蹤回響曲線及RTD密度函式357

【P12-20】封閉循環系統脈衝示蹤實驗及RTD密度函式計算358

附錄361

附錄A矢量與場論的基本公式362

附錄B典型特殊函式的性質及微分方程的解365

附錄C常見流體的物性參數367

附錄D常見物理量的量綱與單位換算及常見特徵數370

附錄E管道粗糙度、局部阻力係數及繞流總阻力係數參考值372

參考文獻374