第0章 緒論 1
0.1 流體力學(xué)定義與分類(lèi) 1
0.2 流體力學(xué)的發(fā)展 2
0.3 流體質(zhì)點(diǎn)與連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 4
0.4 流體的基本物理量和力學(xué)性質(zhì) 5
0.5 流體的黏性 7
0.5.1 牛頓內(nèi)摩擦定律 7
0.5.2 黏性系數(shù) 7
0.5.3 速度梯度 8
0.5.4 流體的分類(lèi) 9
0.5.5 流體的邊界條件 10
0.6 作用在流體上的力 11
0.6.1 質(zhì)量力 12
0.6.2 表面力 12
習(xí)題0 13

第1章 流體力學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 15
1.1 張量與場(chǎng) 15
1.2 張量指標(biāo)和張量基本運(yùn)算 16
1.2.1 張量指標(biāo) 16
1.2.2 向量運(yùn)算的常用公式 17
1.2.3 向量分量的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 18
1.2.4 二階張量及其基本運(yùn)算 18
1.3 標(biāo)量場(chǎng)的梯度 19
1.3.1 方向?qū)��?shù) 19
1.3.2 梯度 19
1.3.3 梯度的性質(zhì)及應(yīng)用 20
1.3.4 哈密爾頓算子的運(yùn)算公式 20
1.4 向量場(chǎng)的散度 21
1.5 向量場(chǎng)的旋度 22
1.6 正交曲線(xiàn)坐標(biāo)系 24
習(xí)題1 26

第2章 流體靜力學(xué) 27
2.1 流體靜止的特征 27
2.2 靜止流體的平衡微分方程 27
2.3 靜力學(xué)基本方程及其應(yīng)用 28
2.3.1 靜力學(xué)基本方程 29
2.3.2 壓力的表示和壓力的單位 29
2.3.3 靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用 30
2.4 非慣性系中的靜力學(xué)方程 30
2.4.1 等加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的非慣性系 31
2.4.2 等角速度旋轉(zhuǎn)的非慣性系 31
2.5 靜止流體對(duì)物體的作用力 32
2.5.1 靜止流體對(duì)平壁面的作用力 32
2.5.2 靜止流體對(duì)圓柱壁面的作用力 34
2.5.3 靜止流體對(duì)任意曲面的作用力 37
2.6 浮力與穩(wěn)定性 37
習(xí)題2 38

第3章 流體運(yùn)動(dòng)學(xué) 40
3.1 流動(dòng)觀察實(shí)驗(yàn) 40
3.1.1 雷諾實(shí)驗(yàn) 40
3.1.2 煙風(fēng)洞實(shí)驗(yàn) 41
3.1.3 卡門(mén)渦街實(shí)驗(yàn) 42
3.2 描述流體運(yùn)動(dòng)的方法 42
3.2.1 拉格朗日法 42
3.2.2 歐拉法 43
3.2.3 拉格朗日法和歐拉法的相互轉(zhuǎn)換 43
3.3 質(zhì)點(diǎn)導(dǎo)數(shù) 44
3.4 跡線(xiàn)和流線(xiàn) 46
3.5 描述流體運(yùn)動(dòng)的基本概念 48
習(xí)題3 50

第4章 流體動(dòng)力學(xué)基本方程及其應(yīng)用 51
4.1 輸運(yùn)方程 51
4.1.1 系統(tǒng)和控制體 51
4.1.2 系統(tǒng)導(dǎo)數(shù)與輸運(yùn)方程 51
4.1.3 系統(tǒng)上的守恒定律 52
4.2 連續(xù)方程 53
4.2.1 積分形式的連續(xù)方程 53
4.2.2 微分形式的連續(xù)方程 54
4.3 積分形式的動(dòng)量方程 55
4.4 動(dòng)量矩方程 56
4.5 理想流體的歐拉運(yùn)動(dòng)微分方程 58
4.6 伯努利方程 60
4.6.1 定常流動(dòng)的伯努利方程 60
4.6.2 無(wú)旋非定常流動(dòng)的伯努利方程 62
4.6.3 動(dòng)坐標(biāo)系中的伯努利方程 62
4.6.4 伯努利方程的應(yīng)用 63
4.7 積分形式方程的綜合應(yīng)用 67
4.8 微分形式的動(dòng)量方程 69
4.8.1 應(yīng)力形式的微分方程 70
4.8.2 本構(gòu)方程 70
4.8.3 N-S方程 71
4.8.4 N-S方程的應(yīng)用 72
習(xí)題4 75

第5章 相似理論 78
5.1 力學(xué)相似 78
5.2 動(dòng)力相似準(zhǔn)則 80
5.2.1 合力相似與牛頓數(shù) 80
5.2.2 黏性力相似與雷諾數(shù) 81
5.2.3 重力相似與弗勞德數(shù) 81
5.2.4 局部慣性力相似與斯特羅哈數(shù) 82
5.2.5 壓力相似與歐拉數(shù) 83
5.2.6 彈性力相似與柯西數(shù) 83
5.3 相似準(zhǔn)則數(shù)和相似條件 84
5.4 量綱分析法 85
5.4.1 量綱與量綱分析 85
5.4.2 量綱分析法基本定理 86
5.4.3 量綱分析法的應(yīng)用 88
習(xí)題5 90

第6章 管道中的黏性流動(dòng) 92
6.1 管道流動(dòng)的基本概念 92
6.2 圓管層流 94
6.2.1 速度分布 94
6.2.2 圓管層流的特征 95
6.2.3 沿程損失系數(shù) 96
6.3 湍流基本理論 97
6.3.1 湍流及其運(yùn)動(dòng)特征 97
6.3.2 湍流雷諾方程 98
6.3.3 普朗特混合長(zhǎng)度理論 100
6.4 圓管湍流及其速度分布 101
6.4.1 圓管湍流的基本概念 101
6.4.2 圓管湍流的速度分布 102
6.5 圓管流動(dòng)的摩擦阻力系數(shù) 106
6.5.1 尼古拉茲實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn) 106
6.5.2 莫迪圖 108
6.5.3 非圓形截面管道沿程損失的計(jì)算 109
6.6 管路計(jì)算 110
6.6.1 局部損失系數(shù) 110
6.6.2 管路問(wèn)題 113
6.6.3 管路類(lèi)型 115
習(xí)題6 117

第7章 漩渦運(yùn)動(dòng)基本理論 119
7.1 流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)分析 119
7.1.1 亥姆霍茲速度分解定理 119
7.1.2 流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的幾何分析 120
7.2 有旋運(yùn)動(dòng) 123
7.2.1 亥姆霍茲方程 124
7.2.2 漩渦擴(kuò)散方程 125
7.2.3 黏性流動(dòng)的基本特征 125
7.3 漩渦運(yùn)動(dòng)的基本概念與定理 125
7.4 渦線(xiàn)的誘導(dǎo)速度與點(diǎn)渦場(chǎng) 129
習(xí)題7 131

第8章 勢(shì)流理論 133
8.1 速度勢(shì)、流函數(shù)和復(fù)勢(shì) 133
8.1.1 無(wú)旋場(chǎng)的速度勢(shì) 133
8.1.2 二維流場(chǎng)的流函數(shù) 134
8.1.3 復(fù)平面、復(fù)勢(shì)和復(fù)速度 136
8.2 勢(shì)流問(wèn)題 138
8.3 奇點(diǎn)疊加法 139
8.3.1 均勻流 139
8.3.2 平面點(diǎn)源 140
8.3.3 平面偶極 141
8.3.4 平面點(diǎn)渦 142
8.3.5 奇點(diǎn)疊加法的應(yīng)用 143
8.4 圓柱繞流 144
8.4.1 圓柱無(wú)環(huán)量的繞流 144
8.4.2 圓柱有環(huán)量的繞流 147
8.5 平面勢(shì)流的保角變化法 150
8.5.1 保角變換與流動(dòng)關(guān)系 150
8.5.2 常用的幾種保角變換 151
8.5.3 平板有攻角的繞流 152
8.6 奇點(diǎn)映像法 156
8.6.1 平壁面映像 156
8.6.2 圓柱壁面映像 157
8.7 空間勢(shì)流問(wèn)題 158
8.7.1 空間勢(shì)流的基本解 158
8.7.2 空間均勻流與偶極的疊加 160
8.7.3 圓球的定常繞流 161
8.8 物體的非定常繞流162
8.8.1 相對(duì)運(yùn)動(dòng)和絕對(duì)運(yùn)動(dòng) 162
8.8.2 速度勢(shì)和單位速度勢(shì) 163
8.8.3 圓球的非定常繞流 164
8.9 附加慣性力與附加質(zhì)量 166
習(xí)題8 168

第9章 波浪理論 170
9.1 平面波 170
9.2 波浪的基本方程和邊界條件 171
9.3 平面駐波 173
9.3.1 有限水深平面駐波的解 173
9.3.2 平面駐波的運(yùn)動(dòng)特征 175
9.3.3 無(wú)限水深的平面駐波 176
9.4 平面進(jìn)行波 177
9.4.1 波形和波速 177
9.4.2 質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度和軌跡 178
9.4.3 壓力分布 180
9.5 波群與波能轉(zhuǎn)移 181
9.6 船行波與興波阻力 183
習(xí)題9 185

第10章 邊界層理論 186
10.1 邊界層概念 186
10.1.1 邊界層思想 186
10.1.2 邊界層厚度 187
10.1.3 邊界層特征 189
10.2 邊界層微分方程 189
10.2.1 普朗特邊界層微分方程 189
10.2.2 邊界層微分方程的近似推廣 191
10.3 平板層流邊界層的布拉休斯解 192
10.3.1 布拉休斯解 192
10.3.2 平板層流邊界層的特征 195
10.3.3 布拉休斯解的特點(diǎn) 196
10.4 動(dòng)量積分方程及應(yīng)用 197
10.4.1 邊界層動(dòng)量積分方程 197
10.4.2 平板層流邊界層 199
10.4.3 平板湍流邊界層 201
10.4.4 平板混合邊界層 204
10.5 邊界層流動(dòng)的分離205
10.5.1 邊界層的分離 206
10.5.2 物體的繞流阻力 208
10.5.3 邊界層分離的控制 208
10.6 圓柱和圓球的繞流阻力 210
習(xí)題10 212

參考文獻(xiàn) 214