高等工程流体力学

序

前言

第1章 流体力学的基本概念

1.1 拉格朗日参考系和欧拉参考系

1.2 迹线、流线和脉线

1.3 物质导数

1.4 流体微团运动分析

1.5 有旋运动的基本概念

1.6 物质积分的随体导数——雷诺输运定理

1.7 应力张量

1.8 本构方程

1.8.1 牛顿流体的本构方程

1.8.2 非牛顿流体——幂律流体和宾汉流体的本构方程

第2章 流体力学的基本方程

2.1 连续方程

2.2 动量方程

2.3 涡量动力学方程

2.4 欧拉方程及其积分

2.5 能量方程

2.6 牛顿流体的基本方程组

2.7 边界条件

第3章 理想不可压缩流体的无旋流动

3.1 基本方程组

3.2 平面无旋流动的复位势

3.2.1 流函数

3.2.2 复位势和复速度

3.2.3 基本流动

3.3奇点迭加法

3.4布拉修斯公式

3.5镜像法

3.5.1 平面定理——以实轴为边界

3.5.2 平面定理——以虚轴为边界

3.5.3 圆定理

3.6 保角变换

3.7 茹柯夫斯基变换

3.8 空间轴对称流动的速度势函数和斯托克斯流函数

3.8.1 速度势函数和斯托克斯流函数

3.8.2 基本流动

3.9 圆球绕流

3.10 旋转体无攻角绕流

第4章 粘性不可压缩流体的层流运动

4.1 基本方程

4.2 定常的平行剪切流动

4.2.1 两平行平板问的库埃特-泊肃叶流动

4.2.2 通道内的泊肃叶流动

4.3 非牛顿流体在直圆管内的定常层流流动

4.4 非定常的平行剪切流动

4.4.1 斯托克斯第一问题

4.4.2 斯托克斯第二问题

4.5 平面圆周运动

4.6 几种非线性流动的精确解

4.6.1 平面滞止区域流动

4.6.2 多孔壁上的流动

4.7 小雷诺数流动

4.7.1 斯托克斯近似

4.7.2 绕圆球的缓慢流动

4.7.3 奥辛近似

4.8 通过多孔介质的缓慢流动

第5章 粘性不可压缩流体的层流边界层理论

5.1 边界层方程

5.1.1 边界层微分方程

5.1.2 边界层动量积分方程

5.2 边界层方程的相似解

5.3 卡门-波尔豪森近似

5.4 边界层分离

第6章 紊流

6.1 紊流概述及紊流的统计平均

6.1.1 紊流的基本特性

6.1.2 紊流的统计平均

6.2 紊流的基本方程

6.2.1 时均流动的连续性方程和运动方程

6.2.2 雷诺应力

6.2.3 平均动能方程

6.2.4 紊动能方程

6.3 紊流统计理论简介

6.3.1 紊流脉动量的关联

6.3.2 紊流能谱分析

6.3.3 能量级串与涡拉伸

6.3.4 科尔莫高洛夫局部各向同性假设与紊能谱的-5/3幂次律

6.4 紊流模型

6.4.1 布辛涅斯克公式和涡粘性模型

6.4.2 混合长度理论

6.4.3 标准忌-ε模型

6.5 平壁上的紊流运动

6.6 自由剪切紊流

第7章 理想可压缩流体的运动

7.1 基本方程

7.2 小扰动在静止流体中的传播

7.3 有限振幅波的传播

7.3.1 有限振幅波传播的特征线和黎曼不变量

7.3.2 简单波

7.3.3 激波的形成

7.4 正激波

7.5 激波管

7.6 一维定常等熵流动

7.7 平面超音速流动

7.7.1 斜激波

7.7.2 普朗特-迈耶流动

7.7.3 超音速薄翼理论

附录A 矢量代数与微分

附录B 笛卡儿张量

附录C 正交曲线坐标系

附录D 复变函数

主题词索引

参考书目

练习题答案

本书是一本简明的、篇幅相对较少的工科研究生基础流体力学教材。

全书共分7章，分别介绍流体力学的基本概念和流体力学的基本微分方程组、不可压缩流体的无旋流动、平面势流和空间轴对称势流、粘性不可压缩流体的层流流动、层流边界层流动、紊流和理想可压缩流体的流动。本书内容自成体系，文字叙述力求深入浅出，尽量避免过于抽象的数学推导，使具有高等数学知识的读者即可读懂本书。

本书可用作能源动力、机械、化工、环境工程、力学、水利等专业的工程硕士研究生教材，也可作为在校工科研究生的少学时流体力学课程教材，或供相关专业的教师和科学技术人员参考 。

《高等学校教材:工程流体力学(第3版)》各章节内容既相互联系，又相对独立，适当取舍组合，可以用作能源动力类、机械类专业本科生教材，也可供建筑环境与能源应用工程、环境工程、化学工程、土木工程、水利工程、船舶与海洋工程等相关专业本科生和有关工程技术人员参考。

内容介绍

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《西安交通大学专业学位研究生教育系列教材·高等工程流体力学练习题解》可供能源动力、机械、化工、环境工程、水利和力学等专业的研究生和教师使用，也可供相关专业的大学生及工程技术人员阅读和参考。

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本书由燕山大学高殿荣和张伟主编。高殿荣编写第一、五、六章；张伟编写第二、三、九章；刘涛编写第四章；陈东宁编写第七章；郑小军编写第八章；刘劲军编写第十章。全书由高殿荣统稿。在编写的过程中，得到了燕山大学流体传动及控制研究所全体老师的大力支持和帮助，在此一并表示感谢。

本书由燕山大学吴晓明主审。

因作者水平有限，书中疏漏在所难免，恳请各位专家、读者批评指正。

编者