流体力学基础（上册）

内容简介

本书按流体力学学科系统阐明流体运动所遵循的基本规律，以及流体与固体相对运动时的相互作用。并着重讨论流体力学的基本物理概念，以及流体力学问题的建立过程和数学处理方法，使读者获得从事流体力学研究工作所必需具备的理论基础。为加深对于基本内容的理解，本书各章编入了若干例题和习题。在取材的深度和广度上，本书适当考虑了不同类型专业的要求，以使读者有一定的选择余地。 本书可作为高等理工科院校流体力学专业本科学生及机械，能源，航空，船舶，水利，化工，气象等专业研究生的流体力学课程的教材；亦可供从事有关流体力学工作的教师，科学工作者及工程技术人员参考。 潘文全 主编 清华大学工程力学系2100433B

《实验流体力学基础》主要介绍实验流体力学的基本原理和基本方法。全书共分6章，系统地讲述了流体的基本性质、相似理论、误差理论、流体力学实验的基本设备和基本方法，并介绍了实验研究中需要了解的一般概念和基本要求以及实验流体力学发展的最新动向。

《实验流体力学基础》可供大专院校有关专业的高年级学生及相应专业的工程技术人员学习和参考。

前言

第

1章　引言与基本概念·1

1.1　引言 1

1.2　流体力学简要发展史 5

1.3　无滑移条件· 7

1.4　流体流动的分类 8

1.5　体系和控制体 12

1.6　量纲和单位的重要性 13

1.7　工程问题的数学建模 18

1.8　问题求解技巧 20

1.9　工程软件包· 21

1.10　准确度、精密度和有效数字 24

应用展示：核爆炸和雨滴有何共同之处 27

小结 28

参考文献和阅读建议· 28

习题 28

第

2章　流体的性质 2

2.1　引言 32

2.2　密度与比重· 33

2.3　蒸气压与空化 · 35

2.4　能量与比热容 37

2.5　可压缩性与声速 38

2.6　黏度 43

2.7　表面张力与毛细现象 47

小结 53

应用展示：空化 54

参考文献和阅读建议· 55

习题 55

第

3章　压强与流体静力学 67

3.1　压强 67

3.2　压强测量装置· 72

3.3　流体静力学引言 · 78

3.4　水下平板的受力分析 79

3.5　水下曲面的受力分析 83

3.6　浮力和稳定性 85

3.7　以刚体形式运动的流体 90

小结 97

参考文献和阅读建议· 98

习题 98

第

4章　流体运动学

118

4.1　拉格朗日法与欧拉法

118

4.2　流动类型与流动可视化

124

4.3　流体流动数据图

· 130

4.4　其他运动学描述方法

132

4.5　涡量与旋度· 137

4.6　雷诺输运定理

· 141

小结

147

应用展示：射流激励器

· 148

应用展示：闻实物：人类的气道

149

参考文献和阅读建议· 150

习题

150

第

5章　伯努利方程与能量方程 164

5.1　引言 164

5.2　质量守恒 165

5.3　机械能与效率 172

5.4　伯努利方程· 176

5.5　一般能量方程 189

5.6　定常流的能量分析 193

小结 201

参考文献和阅读建议· 202

习题 203

第

6章　流动系统的动量分析215

6.1　牛顿定律 215

6.2　控制体的选择 · 216

6.3　控制体的受力分析 217

6.4　线动量方程· 220

6.5　旋转运动和角动量回顾 231

6.6　角动量方程· 233

应用展示：蝠鲼游泳 240

小结 241

参考文献和阅读建议· 241

习题 242

第 7章　量纲分析与模型化 ·255

7.1　量纲与单位· 255

7.2　量纲齐次性· 256

7.3　量纲分析与相似性 261

7.4　重复变量法与白金汉 Π定理 265

历史聚焦：无量纲参数所纪念的人 271

7.5　实验测试、模型化与不完全相似 278

应用展示：果蝇如何飞行 · 284

小结 285

参考文献和阅读建议· 285

习题 285

第 8章　内流 302

8.1　引言 302

8.2　层流和湍流· 303

8.3　入口区域 305

8.4　管内层流 307

8.5　管内湍流 314

8.6　局部损失 327

8.7　管道系统与泵的选择 333

8.8　流量与速度测量 · 341

应用展示：彩色粒子阴影测速

/加速度

测量 361

小结 361

参考文献和阅读建议· 363

习题 364

附录　特性参数表与曲线图 380

表

A-1　物质的摩尔质量、气体常数以及

理想气体比热 381表

A-2　沸点和冰点属性 382

表

A-3　饱和水属性· 383

表

A-4　饱和制冷剂 .134a属性 · 384

表

A-5　饱和氨属性 385

表

A-6　饱和丙烷属性 386

表

A-7　液体的属性 387

表

A-8　液态金属的属性 388

表

A-9　1atm下的空气属性 389

表

A-10　1atm下的气体属性 390

表

A-11　高空大气参数·· 392

图

A-12　圆管中充分发展流动的摩擦系数

莫迪图· 393

表

A-13　理想气体一维等熵可压缩流气动

函数表（k = 1.4） 394

表

A-14　理想气体一维正激波

函数表（k = 1.4） 395

表

A-15　理想气体的瑞利流函数表

（k = 1.4）· 396

表

A-16　理想气体的法诺流函数表

（k = 1.4）· 397

数据表· 398 2100433B

全书（上、下册）内容涵盖了流体力学的基本原理和方程，列举了大量工程实例，通过强调物理背景、提供精彩的图片，让学生对流体力学有一个直观的理解并认识到流体力学是如何应用于工程实践的。全书共15章，包括引言与基本概念、流体的性质、压强与流体静力学、流体运动学、伯努利方程与能量方程、流动系统的动量分析、量纲分析与模型化、内流、流体流动的微分分析、 N-S方程的近似解、外流、可压缩流动、明渠流动、涡轮机械、计算流体力学引论。

本书可作为高等工科院校相关专业的流体力学教材，也可供相关专业科研和工程技术人员参考。