第1章 流体的力学性质
1.1 流体的连续介质模型
1.1.1 流体质点的概念
1.1.2 流体连续介质模型
1.2 流体的力学特性
1.2.1 流动性
1.2.2 可压缩性
1.2.3 黏滞性
1.2.4 表面张力特性
1.3 牛顿流体和非牛顿流体
1.3.1 牛顿流体与非牛顿流体
1.3.2 非牛顿流体及其黏度特性
习题
第2章 流体流动的基本概念
2.1 流场及流动分类
2.1.1 流场的概念
2.1.2 流动分类
2.2 描述流体运动的两种方法
2.2.1 拉格朗日法
2.2.2 欧拉法
2.2.3 两种方法的关系
2.2.4 质点导数
2.3 迹线和流线
2.3.1 迹线
2.3.2 流线
2.3.3 流管与管流连续性方程
2.4 流体的运动与变形
2.4.1 微元流体线的变形速率
2.4.2 微元流体团的变形速率
2.4.3 涡量与有旋流动
2.4.4 无旋流动——势流
2.5 流体的流动与阻力
2.5.1 流体流动的推动力
2.5.2 层流与湍流
2.5.3 流场边界的对流动的影响
2.5.4 流动阻力与阻力系数
习题
第3章 流体静力学
3.1 作用在流体上的力
3.1.1 质量力
3.1.2 表面力——应力与压力
3.1.3 静止流场中的表面力
3.1.4 压力的表示方法及单位
3.2 流体静力学基本方程
3.2.1 流体静力学基本方程
3.2.2 静止流场基本特性
3.3 重力场中的静止液体
3.3.1 重力场中静止流体的压力分布
3.3.2 U形管测压原理
3.3.3 静止液体中固体壁面的受力
3.3.4 静止液体中物体的浮力与浮力矩
3.4 非惯性坐标系中的静止液体
3.4.1 非惯性坐标系中的质量力
3.4.2 直线匀加速运动中的静止液体
3.4.3 匀速旋转容器中的静止液体
3.4.4 高速回转圆筒内流体的压力分布
习题
第4章 流体流动的守恒原理
4.1 概述
4.1.1 系统与控制体
4.1.2 输运公式
4.2 质量守恒方程
4.2.1 控制面上的质量流量
4.2.2 控制体质量守恒方程
4.2.3 多组分系统的质量守恒方程
4.3 动量守恒方程
4.3.1 控制体动量守恒方程
4.3.2 动量守恒方程的简化形式
4.4 动量矩守恒方程
4.4.1 动量矩定律
4.4.2 控制体动量矩守恒方程
4.5 能量守恒方程
4.5.1 运动流体的能量
4.5.2 控制体能量守恒方程
4.5.3 化工流动系统的能量方程
4.5.4 伯努利方程及其应用说明
4.6 守恒方程综合应用分析
4.6.1 小孔流动问题
4.6.2 管流中的液体汽化问题
4.6.3 驻点压力与皮托管
4.6.4 管道局部阻力损失分析
习题
第5章 不可压缩流体的一维层流流动
5.1 概述
5.1.1 建立流动微分方程的基本方法
5.1.2 常见边界条件
5.1.3 流动条件说明
5.2 狭缝流动分析
5.2.1 狭缝流动的微分方程
5.2.2 狭缝流动的切应力与速度分布
5.2.3 水平狭缝压差流的流动阻力
5.3 管内流动分析
5.3.1 圆管内的层流流动
5.3.2 圆形套管内的层流流动
5.4 降膜流动分析
5.4.1 倾斜平板上的降膜流动
5.4.2 竖直圆管外壁的降膜流动
习题
第6章 流体流动微分方程
6.1 连续性方程
6.1.1 直角坐标系中的连续性方程
6.1.2 柱坐标和球坐标系中的连续性方程
6.2 以应力表示的运动方程
6.2.1 作用于微元体上的力
6.2.2 动量流量及动量变化率
6.2.3 以应力表示的运动方程
6.3 黏性流体运动微分方程
6.3.1 牛顿流体的本构方程
6.3.2 流体运动微分方程——Navier-Stokes方程
6.3.3 柱坐标和球坐标系中的NS方程
6.4 流体流动微分方程的应用
6.4.1 N-S方程应用概述
6.4.2 N-S方程应用举例
习题
第7章 不可压缩理想流体的平面运动
7.1 流体微团的运动
7.1.1 流体微团平面运动的分解
7.1.2 有旋流动与无旋流动
7.1.3 线流量与速度环量
7.2 速度势函数与流函数
7.2.1 速度势函数、势流
7.2.2 流函数及其性质
7.2.3 速度势函数与流函数的关系
7.3 不可压缩理想流体平面流动的基本方程
7.3.1 连续性方程与运动微分方程
7.3.2 不可压缩平面势流的基本方程——拉普拉斯方程
7.3.3 速度势函数与流函数的全微分方程
7.4 简单有势流动及其组合流动
7.4.1 平行直线等速流
7.4.2 角形区域内的流动
7.4.3 点源与点汇
7.4.4 点涡
7.4.5 复合流动
7.4.6 理想流体绕固定圆柱体的流动
7.4.7 理想流体绕转动圆柱体的流动
习题
思考题
第8章 流体力学的实验研究方法
8.1 流动相似原理
8.1.1 几何相似
8.1.2 运动相似
8.1.3 动力相似
8.2 相似准则及其分析方法
8.2.1 微分方程分析法
8.2.2 量纲分析法
8.3 工程模型研究
8.3.1 模型与原型的相似
8.3.2 参数测试及实验结果整理
8.3.3 模型研究应用举例
8.4 流场测试技术
8.4.1 速度场的测量
8.4.2 压力场的测量
习题
思考题
第9章 管内流体流动
9.1 层流与湍流
9.1.1 雷诺实验
9.1.2 圆管内充分发展的层流流动
9.1.3 湍流及其基本特性
9.1.4 湍流理论简介
9.2 湍流的半经验理论
9.2.1 雷诺方程
9.2.2 湍流假说——普朗特混合长度理论
9.2.3 通用速度分布——壁面律
9.3 圆管内充分发展的湍流流动
9.3.1 光滑管内的湍流速度与切应力
9.3.2 粗糙管内的湍流速度分布
9.4 圆管内流动的阻力损失
9.4.1 圆管阻力损失与阻力系数定义
9.4.2 光滑圆管的阻力系数
9.4.3 粗糙圆管的阻力系数
9.4.4 局部阻力系数
9.5 圆管进口段流动分析
9.5.1 进口段流动状态与进口段长度
9.5.2 进口段阻力
9.6 非圆形截面管内的流体流动
9.7 弯曲管道内的流体流动
习题
思考题
第10章 流体绕物流动
10.1 边界层基本概念
10.1.1 边界层理论
10.1.2 边界层的厚度与流态
10.1.3 平壁表面摩擦阻力与摩擦阻力系数
10.2 平壁边界层流动
10.2.1 普朗特边界层方程
10.2.2 平壁层流边界层的精确解
10.2.3 冯·卡门边界层动量积分方程
10.2.4 平壁层流边界层的近似解
10.2.5 平壁湍流边界层的近似解
10.3 边界层分离及绕流总阻力
10.3.1 边界层分离现象
10.3.2 绕流总阻力
10.4 绕圆柱体的流动分析
10.4.1 绕圆柱体的流动
10.4.2 圆柱绕流总阻力
10.5 绕球体的流动分析
10.5.1 绕球体的流动
10.5.2 球体绕流总阻力
10.5.3 颗粒的沉降速度
习题
思考题
第11章 化工机械中的典型流动分析
11.1 叶轮机械中的流体流动
11.1.1 叶轮机械工作原理
11.1.2 轴流式叶轮机械中的流体流动
11.1.3 径流式叶轮机械中的流体流动
11.2 旋流器中的流体流动
11.2.1 概述
11.2.2 旋流器中的流体流动
11.2.3 旋流器中的压力分布
11.3 通过滤饼层的流体流动
11.3.1 达西公式及其修正
11.3.2 不可压缩滤饼和可压缩滤饼
11.3.3 过滤基本方程的积分
11.3.4 离心过滤
11.4 沉降离心机中的流体流动
11.4.1 转鼓内的流体流动形式
11.4.2 颗粒的运动
思考题
本章符号说明
第12章 流体流动的数值模拟
12.1 概述
12.1.1 研究流体流动的三种基本方法
12.1.2 数值模拟基本方法与过程
12.2 模型方程的建立
12.2.1 化工设备中的流动分析与简化
12.2.2 模型方程及其规范化
12.2.3 求解N-S方程的原始变量法和涡量-流函数法
12.2.4 以涡量-流函数表示的模型方程
12.2.5 涡量-流函数模型方程的边界条件
12.3 流动区域及模型方程的离散
12.3.1 流动区域的离散
12.3.2 基本差分公式
12.3.3 模型方程与边界条件的离散
12.4 代数方程的求解方法
12.4.1 迭代法基本公式及收敛判别
12.4.2 加速迭代收敛的基本方法和思想
12.5 模型方程计算程序及结果讨论
12.5.1 计算程序及过程说明
12.5.2 计算结果讨论
思考题
本章符号说明
附录 A矢量与场论的基本定义和公式
附录 B流体力学常见物理量量纲、单位换算及特征数
附录 C流体的物性参数
附录 D习题参考答案
参考文献
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