粘性流體力學(章梓雄、董曾南編著書籍)

《粘性流體力學》是2011年清華大學出版社出版的圖書，作者是章梓雄、董曾南。本書講述了粘性流體力學的基本理論與方程及紊流的基本理論與方程等知識。

基本介紹

• 書名：粘性流體力學
• 作者：章梓雄、董曾南
• ISBN：9787302247364
• 頁數：358頁
• 定價：43元
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2011-6-22
• 開本：16開
• 外文書名：Viscous Fluid Mechanics
• 叢書名： 研究生力學叢書
• 商品尺寸：23 x 17 x 2 cm
• 商品重量：558 g

2011年清華大學出版社出版圖書

圖書介紹

本書系統講述了以水為代表的不可壓縮粘性流體力學的基本理論。全書共12章。前5章為粘性流體力學的基本理論與方程。第6~8章為紊流的基本理論與方程。第9~12章分別講述各種典型的紊流流動，包括射流、尾流、圓管紊流、紊流平板邊界層及明槽紊流等。附錄為場論與張量基本運算知識。

本書可作為水利、水電、土木、環境、流洋、港口、海岸、船舶、機械及其他以流體特別是液體為對象的工程專業研究生粘性流體力學課程的教材或教學參考書，也可作為有關專業教師、科研和工程技術人員的參考用書。

目錄

目錄

第1章粘性流動的基本概念與方程

1.1粘性流體流動

1.1.1引言

1.1.2粘性流動舉例

1.1.3流體的粘性

1.2粘性流動的基本方程式

1.2.1研究流體運動的兩種方法

1.2.2雷諾輸運方程

1.2.3連續方程

1.2.4雷諾第二輸運方程

1.2.5動量方程

1.2.6能量方程

1.2.7粘性流動中一點的偏應力張量

1.2.8粘性流動基本方程式

1.2.9變形速率張量

1.2.10本構方程

1.2.11納維?斯托克斯方程

1.2.12納維?斯托克斯方程的邊界條件和初始條件

1.3明槽流動的納維?斯托克斯方程

1.3.1不可壓縮粘性流體在無界流場內的流動

1.3.2納維?斯托克斯方程中的壓強項改變為流體動

壓強

1.3.3明槽水流納維?斯托克斯方程

1.4粘性流動的相似律

1.5渦量方程

參考文獻

第2章納維?斯托克斯方程的解

目錄

2.1平行流動

2.1.1庫埃特流動

2.1.2泊肅葉流動

2.2運動平板引起的流動

2.2.1突然加速平板引起的流動(斯托克斯第一問題)

2.2.2振動平板引起的流動(斯托克斯第二問題)

2.3平面駐點流動(希門茨流動)

2.4重力作用下的平行流動

2.5平行平面間的脈衝流動

2.6奇異攝動法舉例

2.7低雷諾數流動

2.7.1斯托克斯方程

2.7.2斯托克斯方程的一些基本解

2.7.3繞過球體的均勻流動

2.7.4奧辛近似

2.8邊界層流動

參考文獻

第3章邊界層微分方程式

3.1邊界層的基本特徵

3.2邊界層微分方程式

3.2.1二維平面邊界層微分方程式

3.2.2沿二維彎曲壁面及軸對稱曲面的邊界層方程

3.3邊界層厚度

3.3.1邊界層位移厚度

3.3.2邊界層動量損失厚度

3.3.3邊界層能量損失厚度

3.3.4舉例

3.4邊界層方程的相似性解

3.5邊界層的分離現象

3.5.1分離現象

3.5.2邊界層流速分布特點與分離現象

參考文獻

第4章邊界層微分方程式的精確解

4.1繞順流放置平板的邊界層流動

4.2繞過楔形體的邊界層流動

4.3繞過柱體的邊界層流動

4.4順流放置平板的尾流

4.5平面層流射流

4.6圓形層流射流

4.7二維管道進口段流動

參考文獻

第5章邊界層微分方程式的近似解

5.1邊界層動量積分方程式與能量積分方程式

5.2順流放置平板邊界層流動的近似解

5.3二維邊界層流動的卡門?波豪森近似方法

5.4邊界層方程近似解與精確解的比較

參考文獻

第6章紊流

6.1由層流到紊流的轉捩

6.1.1圓管流動的轉捩

6.1.2壁面邊界層流動的轉捩

6.2層流穩定性理論

6.2.1層流穩定性基本概念

6.2.2奧爾?佐默費爾德方程

6.2.3奧爾?佐默費爾德方程的主要特性

6.2.4穩定性理論套用於順流放置的平板邊界層流動

6.2.5曲壁面層流邊界層的穩定性問題

6.2.6影響層流穩定性的其他因素

6.3猝發現象

6.4紊流的統計平均方法

6.4.1時間平均法(時均法)

6.4.2空間平均法

6.4.3統計平均法(系綜平均法)

6.4.4各態遍歷假設

參考文獻

第7章紊流的基本方程

7.1紊流連續方程和雷諾方程

7.2紊流能量方程

7.2.1紊流瞬時流動的總能量方程

7.2.2紊流時均的總能量方程

7.2.3紊流時均流動部分的能量方程

7.2.4紊流脈動部分的能量方程

7.2.5能量方程的積分形式

7.3紊流的渦量方程、旋渦的拉伸

7.4紊流計算中的k方程與 ε方程

7.4.1紊流脈動動能方程(k方程)

7.4.2紊流能量耗散率方程(ε方程)

7.5紊流的半經驗理論

7.5.1渦粘性模型

7.5.2混摻長度理論

7.5.3渦量傳遞理論

7.5.4卡門相似性理論

7.5.5普適流速分布律

7.6紊流的基本特性

參考文獻

第8章紊流擴散與離散

8.1分子擴散的菲克定律

8.2移流擴散方程

8.2.1移流擴散方程

8.2.2擴散方程

8.3隨機遊動與分子擴散

8.4紊流擴散

8.4.1泰勒紊流擴散理論

8.4.2歐拉法紊流擴散方程

8.5剪下流中的離散

參考文獻

第9章紊動射流及尾流

9.1射流及尾流

9.2紊動射流及尾流的厚度和中心流速的沿程變化

9.2.1恆定射流

9.2.2尾流

9.3平面紊動射流

9.3.1微分方程解

9.3.2動量積分解

9.4圓形紊動射流

9.4.1圓形紊動射流的流速分布

9.4.2圓射流的紊動特性

9.5單獨物體後的平面尾流

9.5.1平面尾流的流速分布

9.5.2平面尾流的紊動特性

參考文獻

第10章圓管紊流

10.1圓管中的流速分布律

10.2圓管紊流的阻力

10.3粗糙圓管

10.3.1管道流動按粗糙的分區

10.3.2粗糙圓管的流速分布

10.3.3粗糙圓管的阻力規律

10.3.4實用管道

10.4管流的紊動特性

10.4.1管流中脈動流速與紊流切應力

10.4.2圓管紊流的斷面能量平衡

10.4.3圓管紊流的頻譜

參考文獻

第11章紊流平板邊界層

11.1紊流平板邊界層的流速分布與分區結構

11.2紊流平板邊界層的紊動特性

11.3紊流平板邊界層的能量平衡

11.4紊流平板邊界層的厚度和阻力

11.5粗糙平板紊流邊界層

參考文獻

第12章明槽紊流

12.1明槽紊流的分區結構與流速分布

12.1.1二維明槽均勻紊流理論分析

12.1.2分區結構與流速分布

12.2明槽紊流的阻力

12.3明槽紊流的紊動特性

12.3.1渦粘度與混摻長度

12.3.2紊流度

12.3.3明槽紊流的能量平衡

12.4粗糙壁面明槽紊流

12.4.1粗糙壁面的理論零點

12.4.2粗糙壁面明槽紊流的流速分布

12.4.3粗糙壁面明槽紊流的紊流度分布

12.4.4河流中的紊流

參考文獻

附錄場論與張量基本運算知識

參考書目

名詞索引

人名索引

2009年高等教育出版社出版圖書

書名：粘性流體力學

粘性流體力學

出版社: 高等教育出版社; 第1版 (2009年6月1日)

叢書名: 高等學校教材

平裝: 247頁

正文語種: 簡體中文

開本: 16

isbn: 7040262612

條形碼: 9787040262612

商品尺寸: 22.4 x 16.6 x 1.2 cm

商品重量: 340 g

內容介紹

《粘性流體力學》從流體力學的基本方程出發，對粘性流體力學的基本理論進行了系統的講述，對粘性流體運動的幾類精確解問題進行了深入的分析和討論，對流動穩定性和湍流的統計理論進行了系統的介紹。《粘性流體力學》的第1章和第2章首先對粘性流體的基本概念和方程進行了簡明扼要的總結和歸納；第3章精心挑選粘性流體力學中有代表性的解析解的例子進行了詳細講解；第4章和第5章分別介紹了小雷諾數流動的蠕流問題和大雷諾數情況下的層流邊界層，以幫助讀者建立粘性流動的物理概念和認識粘性流動的基本規律；第6章對流動穩定性理論進行了介紹；第7章到第9章是對湍流基本方程、統計理論和切變湍流的介紹，為讀者進一步認識和解決湍流問題提供必要的基礎知識。《粘性流體力學》可作為力學、熱能工程和工程熱物理專業本科生教材，也可作為水利、氣象、海洋、石油、化工、船舶、航空航天等非力學的工科專業研究生教學用書，並可供相關專業教師、科研人員和工程技術人員參考。 {zzjj}

目錄

第1章 引論

第1節 流體的粘性

1.1.1 粘性流體和理想流體

1.1.2 粘度

1.1.3 流體粘性的微觀機理

第2節 流體運動的描述

1.2.1 跡線、脈線、流線和時間線

1.2.2 Helmholtz微元速度分解定理

1.2.3 應變率張量

1.2.4 渦量

第3節 作用在流體上的力

1.3.1 質量力

1.3.2 表面力

1.3.3 應力張量

1.3.4 表面張力

第4節 牛頓流體的本構關係

第5節 相關的場論及張量分析知識

1.5.1 自由標、啞標和求和公約

1.5.2 Kronecker符號和置換符號

1.5.3 Nabla運算元

1.5.4 張量的代數運算

1.5.5 廣義高斯公式

第2章 粘性流體運動的基本方程

第1節 連續方程

第2節 動量方程

2.2.1 動量方程的一般形式

2.2.2 Navier-Stokes方程

第3節 流體的動量矩方程

第4節 流體的能量方程

第5節 流體力學方程組及其在常用坐標系中的表達式

2.5.1 流體力學方程組

2.5.2 在直角坐標系中的表達式

2.5.3 在柱坐標系中的表達式

2.5.4 在球坐標系中的表達式

第6節 非慣性系中的動量方程

第7節 流體力學方程組的定解條件

2.7.1 固壁邊界條件

2.7.2 液體-流體界面的邊界條件

第3章 粘性流體運動方程的精確解

第1節 平行平板間的定常剪下流

第2節 同軸圓筒間的定常流

3.2.1 同軸旋轉圓筒間的Couette流

3.2.2 同軸圓筒間的軸向流

第3節 充分發展了的管流

3.3.1 圓管中的Poiseuille流

3.3.2 矩形截面管中的Poiseuille流

3.3.3 橢圓截面管中的Poiseuille流

第4節 非定常平行剪下流

3.4.1 平板突然起動

3.4.2 平板振盪流

3.4.3 圓管內Poiseuille流的起動過程

3.4.4 圓管振盪流

第5節 氣泡的徑向運動

第6節 非線性問題

3.6.1 楔形槽道內的平面徑向流

3.6.2 軸對稱駐點流

3.6.3 旋盤流

第7節 附錄：量綱理論基礎

3.7.1 量綱

3.7.2 量綱齊次性原理及套用

3.7.3 π定理

3.7.4 幾個重要的相似參數

第4章 極低雷諾數的流動

第1節 小球的極慢運動

4.1.1 控制方程

4.1.2 速度分布

4.1.3 阻力公式

第2節 二維擴散槽內的徑向流

第3節 楔形狹縫內的Couette流

第4節 偏心圓筒間狹縫內的流動

第5節 圓盤間的擠壓流

第6節 Oseen近似

第7節 狹縫流的平均慣性法

第8節 雷諾數不很小的圓球定常繞流

4.8.1 流函式方程

4.8.2 流函式的Galerkin解

4.8.3 表面分離點的位置和駐渦的長度

第5章 不可壓縮層流邊界層

第1節 邊界層的基本特徵

第2節 邊界層方程和邊界層厚度

5.2.1 二維邊界層方程

5.2.2 邊界層厚度

第3節 平板邊界層

5.3.1 Blasius方程

5.3.2 Blasius方程的求解

第4節 邊界層的相似性解

5.4.1 Falkner-Skan方程

5.4.2 二維收縮槽內的相似性解

5.4.3 平面自由射流

第5節 邊界層的積分關係及套用

5.5.1 卡門動量積分關係

5.5.2 平板邊界層的近似解

5.5.3 吸氣平板邊界層

5.5.4 沿曲面邊界層的近似解

第6節 非定常層流邊界層

5.6.1 在靜止流體中物體突然起動

5.6.2 小幅高頻振盪物體外的邊界層

第6章 湍流的產生和流動穩定性理論

第1節 湍流的產生

6.1.1 雷諾圓管流動顯示實驗

6.1.2 流動穩定性和轉捩

6.1.3 流動不穩定性的機理和典型的流動穩定性問題

第2節 流動穩定性問題的建立

6.2.1 流動穩定性問題中流動的數學定義

6.2.2 流動穩定性的定義和臨界雷諾數

6.2.3 擾動方程

第3節 定常平面平行流的線性穩定性理論

6.3.1 定常平面平行流

6.3.2 定常平面平行流線性擾動方程

6.3.3 Orr-Sommerfeld方程及其本徵值問題

6.3.4 Squire變換和Squire定理

6.3.5 O-S方程的無粘近似——Rayleigh方程及Rayleigh定理

6.3.6 典型流動線性穩定性結果

第4節 流動的非線性穩定性理論

6.4.1 I,andau方程

6.4.2 能量穩定性理論

第5節 二維平板層流邊界層的穩定性和轉捩

第7章 湍流運動的基本方程及其封閉模式

第1節 湍流運動的不規則性

第2節 湍流的統計方法

7.2.1 時間平均法

7.2.2 空間平均法

7.2.3 系綜平均法

7.2.4 各態遍歷假設

7.2.5 平均值和脈動值的運算法則

第3節 平均運動方程和脈動運動方程

7.3.1 雷諾方程

7.3.2 脈動方程

第4節 雷諾應力和雷諾應力輸運方程

7.4.1 雷諾應力的物理意義

7.4.2 雷諾應力和湍動能的輸運方程

7.4.3 雷諾應力和湍動能的輸運過程

第5節 湍流統計方程的封閉模式

7.5.1 渦粘模式

7.5.2 雷諾應力模式

第8章 均勻各向同性湍流和湍流統計理論

第1節 相關函式和Fourier譜分析

8.1.1 相關函式

8.1.2 湍流脈動的譜

第2節 均勻湍流場常用的相關函式和譜張量

8.2.1 均勻湍流中常用的相關函式和譜張量

8.2.2 均勻湍流場二階速度相關及其譜張量的性質

第3節 均勻各向同性湍流場的相關函式和譜張量

8.3.1 均勻各向同性湍流

8.3.2 均勻各向同性湍流的相關函式

8.3.3 不可壓縮均勻各向同性湍流的相關函式及性質

第4節 不可壓縮均勻各向同性湍流的動力學方程

8.4.1 不可壓縮均勻湍流的基本方程

8.4.2 不可壓縮均勻湍流兩點二階速度相關函式的動力學方程

8.4.3 不可壓縮各向同性湍流的Karman-Howanh方程

8.4.4 湍動能的耗散方程和Taylor微尺度

第5節 不可壓縮均勻各向同性湍流中的湍動能傳輸鏈

8.5.1 不可壓縮各向同性湍流中湍動能的傳輸方程

8.5.2 不可壓縮各向同性湍流中湍動能的傳輸鏈

8.5.3 各向同性湍流中的特徵尺度

第6節 局部各向同性湍流及其性質

8.6.1 Kolmogomv的局部各向同性假定和能譜的-5/3冪次律

8.6.2 結構函式

8.6.3 Kolmogomv局部各向同性湍流的標度律

8.6.4 各向同性湍流結構函式的動力學方程

第9章 切變湍流統計特性和湍流相干結構

第1節 槽道湍流的統計特性

9.1.1 流動的描述

9.1.2 平均運動方程

9.1.3 近壁區特徵尺度及分層模型

9.1.4 平均速度分布

9.1.5 摩擦因數和雷諾數

9.1.6 雷諾應力

第2節 湍流邊界層

9.2.1 流動的描述

9.2.2 薄剪下層近似的平均運動方程

9.2.3 平均速度分布

9.2.4 雷諾應力

第3節 自由切變湍流的統計特性

9.3.1 流動的描述

9.3.2 自由切變湍流的自相似性

第4節 切變湍流的相干結構

9.4.1 壁湍流中的相干結構

9.4.2 自由切變湍流的相干結構

第5節 湍流的控制

9.5.1 雷諾應力與湍流壁面摩擦阻力的關係

9.5.2 壁湍流減阻的被動控制

9.5.3 壁湍流減阻的主動控制

參考文獻