流体力学及其工程应用（英文版，原书第10版）

前言

物理量单位换算表

物理量符号表

缩写符号表

第1章绪论1

1.1流体力学的范畴1

1.2流体力学的发展简史1

1.3本书的内容及怎样学好流体力学3

1.4解题的方法4

1.5量纲和单位6

第2章流体的属性13

2.1固体和液体的区别13

2.2气体和液体的区别13

2.3密度、重度、比体积和相对密度14

2.4可压缩流体与不可压缩流体16

2.5液体的压缩性17

2.6液体的重度19

2.7理想气体的属性关系式22

2.8理想气体的压缩性25

2.9标准大气27

2.10理想流体29

2.11黏性29

2.12表面张力37

2.13液体的蒸气压40

习题41

第3章流体静力学45

3.1一点处的压强与方向无关45

3.2静止液体中压强的变化46

3.3用流体高度表示的压强50

3.4绝对压强与表压53

3.5压强的测量55

3.6平面上的作用力66

3.7压力中心68

3.8曲面上的作用力77

3.9淹没物体及漂浮物体的浮力与稳定性81

3.10有加速度作用时的液体质量88

习题92

第4章液体运动学基础97

4.1流体流动分类97

4.2层流与湍流98

4.3定常流与直匀流101

4.4轨线、流线及染色线102

4.5流量与平均流速103

4.6流体系统与控制体106

4.7连续方程108

4.8一维流、二维流及三维流110

4.9流动网络111

4.10流动网络的应用与限制114

4.11流动问题中的参考架构117

4.12定常流中的速度和加速度117

4.13非定常流中的速度和加速度121

习题124

第5章定常流中的能量127

5.1运动流体中的各种能量127

5.2理想流体沿流线的定常流运动

方程及伯努利定理131

5.3实际流体沿流线的定常流运动方程135

5.4流体流动时的压强138

5.5任意流体定常流的通用能量方程140

5.6不可压缩流体定常流的能量方程

及伯努利定理143

5.7可压缩流体定常流的能量方程147

5.8压头150

5.9运动流体的功率150

5.10空化154

5.11水力坡度线与能量线的定义158

5.12淹没式出流的压头损失160

5.13水力坡度线与能量线的应用161

5.14液体流动问题的求解方法165

5.15射流轨迹169

5.16弯曲通道中的流动172

5.17强迫涡或有漩涡173

5.18自由涡或无漩涡176

习题179

目录ix第6章运动流体的动量和力185

6.1动量定理的推导185

6.2纳维斯托克斯方程188

6.3动量修正系数189

6.4动量定理的应用190

6.5作用在压力管道上的力193

6.6自由射流作用在固定叶片或桨叶上

的力198

6.7运动叶片的绝对速度与相对速度

之间的关系200

6.8射流作用在一个或多个运动叶片或

桨叶上的力201

6.9射流的反作用206

6.10喷气推进210

6.11旋转机械的连续性、相对速度及

转矩212

6.12机械功的压头当量219

6.13通过旋转通道的流动219

6.14有旋转条件下的反作用220

6.15动量定理在螺旋浆及风车上的应用222

习题226

第7章相似律及量纲分析232

7.1相似律的定义及应用232

7.2几何相似232

7.3运动相似233

7.4动力相似234

7.5尺度比241

7.6对模型的一些说明243

7.7量纲分析245

习题252

第8章加压导管中的定常不可

压缩流255

8.1层流与湍流255

8.2临界雷诺数256

8.3水力半径、水力直径258

8.4等截面导管中的摩擦压头损失258

8.5圆形导管中的摩擦损失261

8.6非圆形导管中的摩擦损失263

8.7圆管层流264

8.8层流的进口段状况265

8.9湍流268

8.10湍流的黏性底层271

8.11湍流的速度型276

8.12管壁粗糙度280

8.13摩擦因数图线282

8.14单管流动：求解的基础285

8.15单管流动：猜试凑法求解287

8.16单管流动：直接求解293

8.17单管流动：自动求解296

8.18单管流动的经验公式298

8.19不严谨的压头损失公式300

8.20湍流的次要损失301

8.21进口段的压头损失302

8.22淹没式出流的压头损失303

8.23收缩损失305

8.24扩张损失307

8.25管接头中的损失312

8.26弯管与弯头中的损失312

8.27有次要损失的单管流动315

8.28装有水泵或水轮机的管路321

8.29分支管路326

8.30串联管路333

8.31并联管路336

8.32管网339

8.33管道流动的进一步讨论343

习题344

第9章绕流物体所受的力356

9.1引言356

9.2不可压缩流边界层的摩擦阻力358

9.3不可压缩流体沿光滑平板的层流

边界层360

9.4不可压缩流体沿光滑平板的湍流

边界层365

9.5不可压缩流体沿着带有转捩区的

光滑平板摩擦阻力369

9.6边界层的分离与压差阻力372

9.7作用在三维物体上的阻力（不可

压缩流体）374

9.8作用在二维物体上的阻力（不可

压缩流体）382

9.9升力与环量385

x目录9.10圆柱体的理想流体绕流387

9.11翼型的升力390

9.12有限翼展机翼的诱导阻力392

9.13升力及阻力图线395

9.14压缩性对阻力和升力的影响399

9.15小结401

习题402

第10章明渠中的定常流407

10.1明渠407

10.2均匀流409

10.3均匀流问题的解414

10.4明渠中的流速分布419

10.5宽而浅的水流421

10.6水力最佳断面422

10.7非满流的圆形断面426

10.8明渠中的层流429

10.9矩形渠道中的比能与水深的关系431

10.10缓流与急流436

10.11非矩形渠道的临界水深438

10.12临界水深的出现441

10.13隆起与收缩442

10.14非均匀流或变流448

10.15渐变流的能量方程449

10.16渐变流水面线（矩形渠）452

10.17水面线的举例456

10.18水跃460

10.19水跃的位置465

10.20重力波的速度468

10.21弯渠水流471

10.22过渡区474

10.23涵洞的水力学476

10.24明渠流动的深入论题480

习题481

第11章流体的测量491

11.1流体属性的测量491

11.2静压的测量495

11.3用皮托管测量流体的速度496

11.4用其他方法测量流体的速度500

11.5流量的测量503

11.6孔口、喷嘴、管嘴505

11.7文丘里管流量计515

11.8流量喷嘴519

11.9孔板流量计522

11.10可压缩流体的流量测量524

11.11薄壁堰527

11.12流线型溢流堰和自由溢流533

11.13溢洪道536

11.14水闸538

11.15液面高度的测量540

11.16测量流量的其他方法540

习题541

第12章非定常流问题546

12.1引言546

12.2变压头之下的流量546

12.3管道中的不可压非定常流550

12.4向定常流趋近554

12.5管道中压力波的传播速度558

12.6水锤559

12.7调压塔569

习题574

第13章可压缩流体的定常流580

13.1热力学基础知识580

13.2适用于可压缩流的基本方程584

13.3声速585

13.4绝热流动（有摩擦或无摩擦）588

13.5滞止属性589

13.6等熵流动593

13.7截面积变化对一维可压缩定常流

的影响594

13.8收缩喷管中的可压缩流动596

13.9收缩扩张喷管中的等熵流600

13.10一维激波603

13.11斜激波607

13.12等温流609

13.13等截面管中的等温流610

13.14等截面管中的绝热流614

13.15不同流动类型的比较618

13.16小结619

习题619

第14章理想流体的数学问题622

14.1连续性微分方程622

14.2无旋流625

14.3环量与涡量627

14.4流函数629

14.5基本流场631

14.6速度势635

14.7流线与等势线的正交性636

14.8多孔介质流639

习题642

第15章水力机械——水泵647

15.1离心泵和轴流泵概述647

15.2水泵的扬程651

15.3水泵的效率652

15.4水泵的相似定律652

15.5水泵在等速运转时的特性曲线655

15.6典型混流离心泵的特性曲线658

15.7水泵的工况点660

15.8水泵的额定转速662

15.9周向速度系数665

15.10水泵中的气蚀现象666

15.11黏性效应671

15.12水泵的选择671

15.13水泵的串联和并联运行675

15.14水泵的安装677

习题679

第16章水力机械——水轮机685

16.1水轮机685

16.2冲击式水轮机686

16.3冲击式水轮机的工作原理689

16.4冲击式水轮机的水头及效率691

16.5冲击式水轮机的喷嘴695

16.6反击式水轮机697

16.7反击式水轮机的工件原理701

16.8反击式水轮机的排放管及有效水头702

16.9水轮机的效率706

16.10反击式水轮机的相似定律708

16.11水轮机的周向速度系数及比转速711

16.12水轮机中的气蚀713

16.13水轮机的选择717

16.14水泵水轮机719

16.15水轮机的安装720

习题722

目录xi附录729

附录A流体及其几何特性729

附录B流体力学的方程740

附录C计算机编程与应用745

附录D参考文献754

附录E操纵题答案764

附录F769

索引7772100433B

本书继承并发扬了讲述流体力学物理现象的传统，并以最简单而且尽可能是最清晰，但又不使用复杂数学工具的方式来应用各项基本原理。对工科大学生而言，最重要的事情是把所探讨的物理现象非常清晰地予以形象化。因此，本书大力强调流体力学的物理现象，一直贯穿于全书。在本书中，着重讲述流体力学的基本原理、基本假设以及在其应用方面的条件，然后演示怎样应用这些基本原理来解决实际的工程问题。本书文稿中有范例，节后有操练题，章后有习题。同时，本书列举了大量的BG制、SI制的例题和习题，使学生熟悉两种单位制的转换。书中的操练题和习题总数已达到了1354题。

这本经典教科书《流体力学及其工：程应用》(原书第10版)，继承并发扬了讲述流体力学物理现象的传统，并以最简单而且尽可能是最清晰，但又不使用复杂数学工具的方式来应用各项基本原理。 对工科大学生而言，最重要的事情是把所探讨的物理现象非常清晰地予以形象化。因此，本书大力强调流体力学的物理现象，一直贯穿于全书。在本书中，着重讲述流体力学的基本原理、基本假设以及在其应用方面的条件，然后演示怎样应用这些基本原理来解决实际的工程问题。本书文稿中有范例，节后有操练题，章后有习题。并列举了大量的BG制、SI制的例题和习题，使学生熟悉两种单位制的转换。书中的操练题和习题总数已达到了1354题。 这本受到高度尊重的教科书虽然一直在大规模地修订，但仍然保持了其传统的方法，即通过求解工程问题来讲授基本概念。在本书中，所有专题的内容都讲解得更加清楚而且更加集成化了。本书还选编了许多挑战性的习题，可以选用计算机及可编程的计算器来求解。有些新选的习题可以使用Excel、Mathcad以及HP-48G求解。 本书可作为水利工程、土木工程、航空航天、能源动力工程等专业的专业基础课教材和相关专业工程技术人员的技术书籍。

本书涵盖流体力学的基本原理和方程，列举大量真实世界中的各种工程实例，通过强调物理背景，提供精彩的图片和可视化辅助手段，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与工程实践的。本书共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，质量、伯努利与能量方程，流体系统的动量分析，量纲分析与模型化，内流，流体流动的微分分析，纳维—斯托克斯方程的近似解，外流：阻力与升力，可压缩流动，明渠流动，涡轮机械，计算流体动力学引论。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。

译者序

原书序

物理量单位换算表

物理量符号表

第1章 绪论

第2章 流体的属性

第3章 流体静力学

第4章 流体运动学基础

第5章 定常流中的能量

第6章 运动流体的动量和力

第7章 相似律及量纲分析

第8章 加压导管中的定常不可压缩流

第9章 绕流物体所受的力

第10章 明渠中的定常流

第11章 流体的侧量

第12章 非定常流问题

第13章 可压缩流体的定常流

第14章 理想流体的数学问题

第15章 水力机械——水泵

第16章 水力机械——水轮机

附录2100433B