工程流体力学（上册）（问题导向型）内容简介

本书根据教育部新制定的《流体力学教学基本要求》编写而成。全书共分四篇，第一篇为绪论篇；第二篇为基础篇，包括流体基本概念、流体静力学、流体运动学、流体动力学、量纲分析与相似理论；第三篇为问题导向篇，包括圆管流动与混合长度理论、缝隙流动与流体动力学润滑理论，气体喷管流动与一维等熵流模型，平板绕流摩擦阻力与边界层理论一，钝体绕流形状阻力与边界层理论二，明渠流动及其二维流场模型，地下水流动与渗流模型，第四篇为专题篇，包括流体中的质量传输，泵与风机。本书的使用对象是工程类专业的本科生，如机械、环境、土木、农业工程及相关专业的学生。全书分为两册。机械类学生可只使用上册，环境、土木、农业工程类学生需要用上下册。本书也可供其他专业的教师、学生和工程技术人员参考。

目录

前言

主要符号表

A绪论篇

A1.1对流体运动的认识 1

A1.2流体力学从经典到近代的发展3

A1.2.1经典流体力学时期3

A1.2.2近代流体力学时期4

A1.2.3近代流体力学的技术成就6

A1.3应用力学的研究方法7

A1.3.1应用力学研究步骤7

A1.3.2技术创新中的三类人员9

A1.4单位制10

参考文献11

B基础篇

B1流体基本概念12

B1.1连续介质模型12

B1.1.1流体的宏观特性12

B1.1.2流体质点与质元13

B1.1.3连续介质模型13

B1.2流体的易变形性14

B1.2.1流体易变形性的表现14

B1.2.2流体易变形的原因 15

B1.3流体的粘性16

B1.3.1流体粘性的表现16

B1.3.2牛顿粘性定律17

B1.3.3粘度20

B1.4流体的可压缩性21

B1.5常用的流体模型23

B1.5.1无粘性与粘性流体模型24

B1.5.2不可压缩与可压缩流体模型25

B1.6流体中的力26

B1.6.1体积力与重力场27

B1.6.2表面应力与压强场 28

习题30

B2流体静力学32

B2.1静止液体中的压强分布 32

B2.1.1静止液体压强公式32

B2.1.2压强的计示与计量34

B2.2流体静力学基本方程35

B2.3静压强测量36

B2.4欧拉平衡方程38

B2.5液体对平壁的总压力41

B2.5.1平壁总压力大小42

B2.5.2平壁总压力作用点43

B2.6液体对曲壁的总压力45

B2.6.1液体对二维曲壁的总压力46

B2.6.2浮力定律48

习题50

B3流体运动学 55

B3.1流动的数学描述 55

B3.1.1欧拉法与拉格朗日法55

B3.1.2质点导数57

B3.1.3控制体与雷诺输运公式60

B3.1.4曲面流量62

B3.2流动的分类64

B3.2.1定常与不定常流动64

B3.2.2三维、二维与一维流动65

B3.3流动的几何描述67

B3.3.1速度廓线与剖面67

B3.3.2迹线67

B3.3.3流线68

B3.3.4脉线70

B3.3.5流管、流束与总流71

B3.4流体元的变形与旋转71

B3.4.1线应变率71

B3.4.2角变形率73

B3.4.3旋转角速度74

习题76

B4流体动力学79

B4.1质量守恒方程 79

B4.1.1积分形式的连续性方程79

B4.1.2微分形式的连续性方程81

B4.2伯努利方程及其应用83

B4.2.1伯努利方程83

B4.2.2伯努利方程沿总流的表达式88

B4.2.3伯努利方程的水头表达式91

B4.2.4伯努利方程的推广形式92

B4.3动量方程及其应用93

B4.3.1积分形式的动量方程93

B4.3.2定常流动量方程应用举例94

B4.4层流与湍流98

B4.5纳维-斯托克斯方程102

B4.5.1流体运动微分方程 102

B4.5.2N-S方程103

B4.5.3定解条件105

B4.5.4N-S方程的求解与建模106

B4.6欧拉运动方程与平面势流108

B4.6.1欧拉运动方程 108

B4.6.2平面势流简介109

B4.7雷诺方程与雷诺应力112

习题114

B5量纲分析法与相似理论 119

B5.1量纲与无量纲化119

B5.2量纲分析法122

B5.2.1白金汉定理122

B5.2.2量纲分析法122

B5.3流动相似与相似准则127

B5.3.1流动相似的概念127

B5.3.2确定相似准则数的方法 128

B5.3.3常用的相似准则数129

B5.4模型实验与相似理论131

B5.4.1模型实验131

B5.4.2相似理论简介131

习题134

C问题导向篇

C1圆管流动与混合长度理论 136

C1.1问题：如何计算圆管湍流阻力136

C1.2圆管层流流动137

C1.2.1实验与观察：泊肃叶与哈根实验137

C1.2.2建模与求解：速度分布抛物线律139

C1.2.3泊肃叶定律141

C1.3圆管湍流流动142

C1.3.1实验与观察：湍流时均速度和脉动速度142

C1.3.2分析与建模：混合长度理论144

C1.3.3求解：速度分布对数律145

C1.4圆管流动沿程损失150

C1.4.1沿程阻力通用公式——达西公式150

C1.4.2实验与观察：圆管阻力实验151

C1.4.3求解：阻力系数公式155

C1.4.4应用：穆迪图及管道水力计算160

C1.4.5应用：非圆形管流动沿程损失164

C1.5圆管流动局部损失166

C1.6管路的工程计算171

C1.6.1管路工程计算简介171

C1.6.2管路的工程计算式173

C1.6.3简单管路计算175

C1.6.4串联与并联管路计算179

C1.6.5枝状管路计算182

C1.6.6网状管路计算183

C1.7小结187

参考文献189

习题190

C2缝隙流动与流体动力学润滑理论 194

C2.1问题：滑动轴承的油膜如何产生向上托力 194

C2.2实验与观察195

C2.3平行平面缝隙流动196

C2.3.1物理和数学建模197

C2.3.2求解与分析 198

C2.4倾斜平面缝隙流动——流体动力学润滑理论 202

C2.4.1物理和数学建模 202

C2.4.2求解与分析204

C2.5环形缝隙轴向流动208

C2.5.1同心环形缝隙轴向流动208

C2.5.2偏心环形缝隙轴向流动209

C2.6平行圆盘缝隙径向流动210

C2.7小结212

参考文献213

习题214

C3气体喷管流动与一维等熵流模型 217

C3.1问题：如何获得超声速气流 217

C3.2有关超声速气流的概念 218

C3.2.1声速218

C3.2.2超声速流场中扰动波传播规律219

C3.2.3激波与膨胀波简介221

C3.3实验与观察223

C3.3.1拉伐尔喷管223

C3.3.2斯托多拉实验和普朗特实验224

C3.4建模与分析：完全气体模型225

C3.5建模与分析：一维等熵流动模型228

C3.5.1绝能流能量方程 228

C3.5.2等熵流伯努利方程229

C3.5.3等熵流气动函数230

C3.6应用：拉伐尔喷管流动原理232

C3.7应用：喷管流动计算235

C3.7.1收缩喷管流动计算235

C3.7.2拉伐尔喷管流动计算237

C3.8小结239

参考文献 241

习题241

E附录

E1 243

E1.1常用流体的物理性质 243

E1.2 单位换算表 245

E1.3有关数学公式247

E1.3.1直角坐标系中的矢量运算247

E1.3.2柱坐标系中的表达式248

E1.4有关几何图形与公式 249

E1.5等熵流气动函数数据250

E1.6习题答案255

参考文献 2612100433B

目标导向思维：基于实践活动的目标思考问题的认知加工过程。

问题导向思维：基于需要解决的问题而思考解决问题的认知加工过程 。

结果导向思维：基于事件的结果而思考实践活动的认知加工过程。

过程导向思维：基于事件发生发展的过程变化而进行认知加工的过程。

方法导向思维：基于解决问题的方法而进行认知加工的过程。