《流体力学基础 下》

第十章 可压缩流体的一元流动1

10-1 小扰动波传播的物理过程1

10-2 可压缩流体的一元定常流动3

一、一元定常流动的基本方程3

二、等熵一元定常流动基本方程的积分4

三、完全气体的等熵一元定常流动5

10-3 变截面喷管中的等熵流动10

一、亚声整流与超声速流的区别10

二、渐缩喷管中的流动11

三、拉伐尔喷管中的流动13

一、等载面绝热摩擦管道中的流动特征15

10-4 等载面管中流体有摩擦与加热的流动特征15

二、等截面加热管道中流动特征17

10-5 正激波18

一、正激波形成的物理过程18

二、正激波上的基本方程19

三、阮金--雨贡纽曲线20

四、正激波前、后物理量之间的关系式21

五、运动激波与激波反射24

六、拉伐尔喷管中带有正激波的流动27

10-6 可压缩理想流体的一元不定常流动28

一、一元不定常流动的基本方程28

二、特征线与黎曼不变量28

三、简单波31

四、活塞引起的无激波扰动32

五、活塞引起的有激波扰动37

六、特征线在固壁上的吸收和反射39

习题42

第十一章 可压缩流体的平面流动44

11-1 运动流场中的小扰动传播特征44

11-2 可压缩定常有势流动的基本方程46

一、可压缩理想流体无旋流动的基本方程46

二、可压缩理想流体平面无旋流动基本方程47

11-3 平面无旋流动的小扰动理论48

一、基本方程的线性化48

二、边界条件的线性化50

三、压力系数的线性化51

11-4 亚声速流的小扰动51

一、波形壁亚声速绕流52

二、薄翼亚声速流的相似律54

11-5 超声速流的小扰动60

一、超声速小扰动绕流的通解60

二、波形壁超声速绕流62

三、薄翼超声速绕流64

四、薄翼超声速绕流相似律67

11-6 超声速流动中的特征线69

一、特征线方程69

二、特征线性质71

三、特征线上马赫数变化规律73

四、简单波74

11-7 超声速气流的偏转流动76

一、超声速气流膨胀性偏转流动76

二、超声速气流压缩性偏转流动78

11-8 斜激波79

一、斜激波的形成79

二、斜激波关系式80

三、激波极曲线82

四、弱斜激波84

五、薄菱形翼型的升力和阻力86

六、脱体激波88

一、斜激波的反射和相交90

七、超声速气流中总压的量测90

11-9 波的反射和相交90

二、膨胀波的反射和相交92

三、平面超声速自由射流93

习题94

第十二章 粘性流体动力学基础98

12-1 流动的粘性效应98

一、圆柱绕流98

二、二元翼型绕流99

三、管内流动100

12-2 层流与湍流101

一、应力张量分析103

12-3 广义牛顿粘性应力公式103

二、变形速率张量105

三、应力张量与变形速率张量的关系105

12-4 粘性流体动力学基本方程108

一、连续方程109

二、运动方程109

三、能量方程110

四、关于粘性流体动力学方程组的封闭性112

12-5 粘性流动的边界条件115

一、流体边界面两侧的过渡关系115

二、边界条件118

一、基本方程和边界条件的无量纲化119

12-6 粘性流体动力学的相似律119

二、由无量纲方程和边界条件导出的相似律125

12-7 不可压缩粘性流动的基本特性127

一、粘性流动的有旋性127

二、粘性流动的旋涡扩散性128

三、粘性流动的能量耗散性130

12-8 不可压缩粘性流体动力学若干解析解130

一、圆管内的定常层流流动131

二、平行平板间的定常层流流动135

三、同轴环形空间的层流流动137

四、无界平板在粘性流体中的突然运动139

12-9 极慢粘性流动的近似解142

一、滑动轴承的润滑理论143

二、圆球绕流146

习题150

第十三章 湍流153

13-1 湍流的统计平均法153

一、湍流的随机性153

二、时均法154

三、体均法155

四、概率平均法155

五、三种平均法之间的关系及各态遍历假说156

六、脉动值及其性质157

二、湍流的平均动量方程--雷诺方程159

一、湍流的连续性方程159

13-2 湍流的基本方程159

13-3 湍流流动的基本性质162

一、湍流能量的输运性162

二、湍流流动的耗散性166

三、湍流流动的有旋性166

四、若干典型条件下的湍流的特点168

13-4 湍流的量纲分析法169

一、湍流特征物理量及湍流雷诺数169

二、湍流流场中的应力及能量耗散的量纲分析169

13-5 混合长度理论171

一、混合长度理论的基本思想171

二、光滑壁面附近的完全发展湍流的速度分布173

三、粗糙壁面附近完全发展湍流速度分布178

四、对混合长度理论的评论180

13-6 管内湍流流动180

一、圆管内的速度分布180

二、圆管内的流动损失182

三、非圆管中的流动损失189

四、局部流动损失189

习题190

第十四章 边界层理论194

14-1 边界层概念194

一、边界层名义厚度的量级估计195

14-2 边界层特征195

二、边界层排挤厚度δ1196

三、动量损失厚度δ2197

四、能量损失厚度δ3197

14-3 不可压缩层流动界层基本方程和边界条件198

一、平壁面层流边界层基本方程198

二、边界层的边界条件和起始条件200

三、边界层壁面阻力系数202

14-4 平壁面层流动边界层的勃拉修斯解202

一、勃拉修斯解203

二、结果分析205

14-5 平面射流湍流边界层207

一、基本方程和边界条件207

二、求解209

14-6 边界层动量积分关系式214

一、边界层动量积分关系式214

二、零压梯度平壁面层流边界层217

三、零压梯度平壁面湍流边界层219

四、零压梯度平壁面混合边界层221

14-7 边界层流动的分离与压差阻力223

一、边界层流动的分离223

二、物体的压差阻力225

习题228

二、边界条件和它的线性化230

一、基本方程230

15-1 基本方程和边界条件230

第十五章 重力波230

三、初始条件232

15-2 平面驻波233

一、无限深水城中的平面驻波234

二、等深度水域中的驻波237

15-3 平面进行波238

一、无限深水域中的平面进行波238

二、等深度水域中的平面进行波241

15-4 两种液体分界面上的平面进行波243

15-5 波群和群速度245

15-6 盖尔斯特涅尔摆线波248

一、质点的轨迹与波的压力分布248

二、摆线波的性质250

15-7 波的能量254

一、重力波的能量254

二、能量的转移257

15-8 波阻258

15-9 浅水中的重力波264

一、浅水运动的基本方程264

二、长波266

三、水激波--涨潮波，水跃270

四、水坝的破坏问题272

15-10 考特威--德佛里斯方程和孤立波275

一、考特威--德佛里斯方程275

二、孤立波279

附录281

Ⅰ 常见流体的密度和重度281

Ⅱ 不同温度下水、空气和水银的密度281

Ⅲ 普通液体的表面张力(20℃，与空气交界)281

Ⅳ 标准大气282

Ⅴ 常见气体的粘性系数283

Ⅵ 水的粘性系数283

Ⅶ 空气的粘性系数283

Ⅷ 常见气体的比热cp284

Ⅸ 完全气体的等熵流(γ=1.4)284

Ⅹ 完全气体正激波前、后关系(γ=1.4)290

Ⅺ 完全气体的普朗特--迈耶函数v293