高等流體與氣體動力學高等流體與氣體動力學

《高等流體與氣體動力學高等流體與氣體動力學》是2021年科學出版社出版的圖書，作者是劉宏升。本書內容涉及氣體動力學與黏性流體力學的重點知識。《高等流體與氣體動力學》分為基礎篇、氣體動力學和黏性流體力學三部分。

基本介紹

• 中文名：高等流體與氣體動力學高等流體與氣體動力學
• 作者：劉宏升
• 出版社：科學出版社 
• ISBN：9787030659422

內容簡介

《高等流體與氣體動力學》內容涉及氣體動力學與黏性流體力學的重點知識。《高等流體與氣體動力學》分為基礎篇、氣體動力學和黏性流體力學三部分。其中基礎篇包括場論、張量、熱力學及流體力學的基本概念和原理；氣體動力學闡述可壓縮流體的一維定常流動、二維定常流動及一維非定常流動中的基本規律；黏性流體力學介紹不可壓縮黏性流體的基本方程與求解以及湍流基礎知識。《高等流體與氣體動力學》涉及激波、膨脹波、壅塞、凝結突躍等特殊流動現象及其原理，《高等流體與氣體動力學》使用的研究方法包括控制體分析法、特徵線法、線性化法及演繹法等。

圖書目錄

目錄

前言

主要符號表

緒論1

第1篇 基 礎 篇

第1章 場論與張量初步7

1.1 場論基礎7

1.1.1 場的定義與幾何表示7

1.1.2 標量場的梯度8

1.1.3 矢量場的散度11

1.1.4 矢量場的旋度12

1.1.5 幾種簡單的矢量場14

1.1.6 哈密頓運算元及其運算16

1.2 張量初步17

1.2.1 張量表示法和坐標變換17

1.2.2 單位張量21

1.2.3 矢量運算的張量表示22

1.2.4 張量運算25

1.2.5 二階張量28

思考題30

習題31

第2章 熱力學與流體力學基礎33

2.1 熱力學基礎33

2.1.1 基本概念33

2.1.2 熱力學**定律、焓38

2.1.3 熱力學第二定律、熵40

2.1.4 完全氣體的熱力學特性44

2.2 流體力學基本原理48

2.2.1 流體的主要物理性質49

2.2.2 流體力學基本概念51

2.2.3 作用在流體上的力54

2.2.4 連續方程55

2.2.5 理想流體運動微分方程57

2.2.6 能量方程58

思考題60

習題61

第2篇 氣體動力學

第3章 可壓縮流體一維定常流動65

3.1 氣體動力學基本方程65

3.1.1 理想完全氣體模型65

3.1.2 可壓縮流的特點66

3.1.3 氣體動力學基本方程組66

3.2 一維定常等熵流動67

3.2.1 等熵流動的主要性質67

3.2.2 一維定常等熵流動基本方程69

3.2.3 參考狀態與特徵參數70

3.2.4 氣體動力學函式73

3.3 氣體中的波運動76

3.3.1 微弱擾動波76

3.3.2 正激波與斜激波83

3.4 變截面噴管中的流動90

3.4.1 變截面一維等熵流動90

3.4.2 收縮噴管92

3.4.3 縮放噴管（拉伐爾噴管）94

3.5 一維不等熵流動99

3.5.1 等截面摩擦管流99

3.5.2 等截面換熱管流107

3.5.3 等截面變流量管流112

3.6 廣義定常一維流概述114

思考題116

習題116

第4章 可壓縮流體二維定常流動119

4.1 多維定常無旋流動控制方程119

4.1.1 無旋流動基本概念119

4.1.2 可壓縮理想流體動力學基本方程組120

4.2 多維定常無旋流動的小擾動線性化理論122

4.2.1 小擾動理論的基本思想122

4.2.2 氣體動力學基本方程的線性化123

4.2.3 線性化方程的分類125

4.2.4 邊界條件的線性化127

4.2.5 壓強係數的線性化128

4.3 繞波形壁面流動的二維精確解129

4.3.1 亞聲速氣流繞波形壁面流動129

4.3.2 超聲速氣流繞波形壁面流動133

4.3.3 繞波形壁面的亞聲速流和超聲速流的討論136

4.4 平面定常超聲速流的特徵線法137

4.4.1 特徵線理論概述137

4.4.2 平面定常超聲速流的特徵線141

4.4.3 特徵線法求解平面定常超聲速流場145

思考題151

習題151

第5章 可壓縮流體一維非定常流動152

5.1 一維非定常等熵流動的數學分析152

5.1.1 一階擬線性偏微分方程的特徵線解法152

5.1.2 一維非定常等熵流動的基本方程153

5.1.3 一維非定常等熵流動的特徵線方程154

5.2 微弱擾動波前後氣流參數關係157

5.2.1 直管內活塞運動引起的擾動157

5.2.2 擾動波前後氣流參數的變化159

5.3 微弱擾動波的反射和相交162

5.3.1 擾動波在閉口端的反射162

5.3.2 擾動波在開口端的反射164

5.3.3 擾動波的相交167

5.3.4 激波管簡介169

思考題170

習題171

第3篇　黏性流體力學

第6章 黏性流體力學基礎175

6.1 流體微團的運動分析175

6.1.1 速度分解定理175

6.1.2 變形率張量178

6.1.3 應力張量182

6.2 黏性流體的本構方程185

6.2.1 牛頓流體的本構方程186

6.2.2 非牛頓流體的近似本構方程190

6.3 黏性流體力學基本方程191

6.3.1 連續方程191

6.3.2 運動方程191

6.3.3 能量方程192

6.3.4 輸運方程的普遍形式195

6.3.5 方程組定解條件197

6.4 黏性流體流動的基本特性198

6.4.1 黏性流體流動的有旋性198

6.4.2 旋渦的擴散性199

6.4.3 黏性流體能量的耗散性202

6.5 黏性流體流動基本方程的求解203

6.5.1 黏性流體流動基本方程的求解方法203

6.5.2 黏性流體平行定常流動中的解析解204

6.5.3 二維薄剪下層流動的近似解205

6.5.4 常用的數值解法207

思考題208

習題209

第7章 湍流基礎211

7.1 湍流概述211

7.1.1 湍流現象211

7.1.2 湍流的發展歷程212

7.1.3 湍流的基本特徵213

7.1.4 湍流的分類與研究方法217

7.2 湍流的統計理論219

7.2.1 統計平均219

7.2.2 相關分析221

7.2.3 相關函式與湍流尺度222

7.3 不可壓縮黏性流體湍流基本方程225

7.3.1 不可壓縮黏性流體連續方程226

7.3.2 不可壓縮黏性流體運動方程226

7.3.3 雷諾應力輸運方程229

7.4 湍流能量的輸運和耗散230

7.4.1 湍流時間平均流動能方程230

7.4.2 瞬時流動能方程231

7.4.3 湍流脈動動能方程232

7.4.4 湍流流動中能量平衡與轉換關係233

7.4.5 均勻各向同性湍流的湍動能傳遞和耗散234

7.5 湍流模式理論236

7.5.1 一階封閉模式236

7.5.2 不可壓縮黏性流體的一方程模型240

7.5.3 不可壓縮黏性流體的兩方程模型241

7.5.4 雷諾應力模型244

7.5.5 各種湍流模型的對比245

7.6 湍流大渦模擬245

7.6.1 大渦模擬的基本思想245

7.6.2 過濾246

7.6.3 大渦模擬控制方程248

7.6.4 亞格子應力模型249

7.6.5 邊界條件249

思考題252

習題252

習題答案253

參考文獻257

附錄258

主要符號表

英文符號