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前言页1

符号说明1

第一篇 流体力学基础2

1 流体及其性质2

1.1 流体2

1.2 运动流体中的切应力2

1.3 固体与流体间的区别3

1.4 牛顿流体与非牛顿流体3

1.5 液体与气体4

1.6 物质的分子结构5

1.7 流体的连续介质概念6

1.8 密度7

1.9 粘性8

1.10 气体粘性的起因9

1.11 流体粘性的起因9

1.12 表面张力10

1.13 毛细管作用11

1.14 蒸汽压强12

1.15 气蚀12

1.16 压缩性及体积模量13

1.17 理想气体状态方程14

1.18 普适气体常数14

1.19 气体比热14

1.20 气体膨胀15

2 压强与水头17

2.1 流体静力学17

2.2 压强18

2.3 某点处压强的帕斯卡定律18

2.4 重力作用下流体中压强沿铅垂方向的变化20

2.5 静止流体中同一水平面上的压强相等20

2.6 静止流体中由重力引起的压强逐点变化的一般方面21

2.8 等温气体中压强随高度的变化23

2.7 等密度流体中压强随高度的变化23

2.9 绝热条件下气体中压强随高度的变化24

2.10 温度梯度为常量时气体压强和密度随高度的变化25

2.11 大气中温度和压强的变化26

2.12 大气的稳定性28

2.13 压强与水头29

2.14 静水奇观30

2.15 用测压计量测压强31

2.16 相对平衡35

2.17 受水平加速度作用液体中的压强分布35

2.18 铅垂加速度的影响35

2.19 相对平衡流体中压强的一般表达式36

2.20 强迫涡38

3 作用于表面上的静水总压力、浮力46

3.1 作用于表面上的流体压强46

3.2 均匀压强作用下平面上的总压力及压力中心46

3.3 淹没于液体中的平面上的总压力及压力中心47

3.4 压强分布图51

3.5 作用于曲面上的静水总压力53

3.6 浮力55

3.7 浮体的平衡56

3.8 潜体的稳定57

3.9 浮体的稳定57

3.10 定倾中心高度的确定58

3.11 相对于浮心定倾中心位置的确定58

3.12 摆动的周期60

3.13 舱池中装运具有自由面液体的船的稳定性61

4 流体质点的运动和流束70

4.1 流体流动70

4.2 均匀流动与恒定流动70

4.3 参考系71

4.4 实际流体与理想流体71

4.5 压缩流动与不可压缩流动72

4.6 一维二维及三维流动72

4.8 流体质点的运动73

4.7 流体流动的分析73

4.9 流体质点的加速度74

4.10 层流与紊流76

4.11 流量与平均速度77

4.12 流动的连续性79

4.13 直角坐标系三维流动的连续性方程81

4.14 圆柱坐标系的连续性方程82

5 动量方程及其应用87

5.1 动量与流体流动87

5.2 沿流体二维及三维流动的动量方程88

5.3 动量修正系数89

5.4 忽略弹性的管道中流体的渐变加速度90

5.5 冲击平板的射流所产生的力91

5.6 射流沿曲线叶片偏转时所产生的力92

5.7 射流沿运动的曲线叶片偏转时所产生的力94

5.8 作用于弯管和周界闭合的输水管道上的力95

5.9 射流反作用力96

5.10 流体在平板上流动时所产生的阻力101

5.11 圆周运动103

5.12 沿流线的欧拉运动方程104

5.13 流体中的压强波和音速106

5.14 表面微波的传播速度108

6 能量方程及其应用115

6.1 流动流体的机械能115

6.2 恒定流动能量方程117

6.3 动能修正系数119

6.4 流体系统中能量变化的表示法120

6.5 毕托管121

6.6 锥形管中的压强变化122

6.7 文透里流量计原理123

6.8 管中孔板125

6.9 管道中流速的极限125

6.10 小孔口出流到大气的理论125

6.12 槽口号堰的基本理论128

6.11 大孔口理论128

6.13 流体流动的功率131

6.14 径向流动132

6.15 沿曲线轨迹流动垂直于流线的压强梯度和总能量的变化133

6.16 涡旋运动135

7 二维理想流动145

7.1 有旋流动与无旋流动145

7.2 环量与旋度147

7.3 流线与流函数148

7.4 流速势与势流149

7.5 流函数与流速势之间的关系；流网151

7.6 直线流动及其组合155

7.7 组合源流与汇聚流；偶极160

7.8 绕圆柱流动163

7.9 曲线流动及其组合165

7.10 带环量的绕圆柱流动；库塔-儒可夫斯基定律169

8.1 平等平板间不可压缩恒定均匀层流176

8 有界系统中的层流与紊流176

第二篇 实际流体的流动特性176

8.2 圆断面管中不可压缩恒定均匀层流180

8.3 管道中不可压缩恒定均匀紊流183

8.4 圆断面管中不可压缩恒定均匀紊流184

8.5 明槽中恒定均匀紊流188

8.6 圆管中充分发展的紊流流速分布189

8.7 明槽中充分发展的紊流流速分布195

8.8 管流中的分离损失195

9.1 边界层的定性描述205

9 边界层205

9.2 进口处边界层的发展对管流的影响207

9.3 影响层流状态向紊流状态过渡的因素208

9.4 紊流边界层内流态及流区的探讨209

9.5 普朗特混合长度理论210

9.6 边界层几种厚度的定义212

9.7 对边界层的一般流段动量方程的应用213

9.8 沿流动方向无压强梯度时平板上层流边界层的性质214

9.9 沿流动方向无压强梯度时平板上紊流边界层的性质218

9.10 表面粗糙度对紊流边界层发展的影响及表面摩阻系数221

9.11 压强梯度对边界层发展的影响221

10 绕物体的不可压缩流动224

10.1 绕流的分区224

10.2 绕流阻力225

10.3 绕流阻力系数与相似条件227

10.4 船舶阻力229

10.5 圆柱绕流231

10.6 圆球绕流235

10.7 无限翼展的翼型绕流241

10.3 有限翼展的翼型绕流246

11 绕物体的可压缩流动251

11.1 压缩性的影响251

11.2 冲击波255

11.3 斜冲击波262

11.4 超声波的膨胀与压缩264

12 管路及管网的恒定不可压缩流动267

第三篇 管路与明槽恒定流动267

12.1 概述268

12.2 管路不可压缩流动269

12.3 串联管路不可压缩流动271

12.4 并联管路中的不可压缩流动273

12.5 分支管路中的不可压缩流动：三水池问题275

12.6 串联和并联管路的阻力系数277

12.7 均匀泄流管路中的不可压缩流动280

12.8 管网中的不可压缩流动280

12.9 管网的水头平衡法281

12.10 管网的流量平衡法284

13 管路传输动力293

13.1 管路传输动力293

13.2 对给定的管路传输最大动力的条件295

13.3 当传输最大动力时管嘴直径与管径的关系296

14.2 不计摩擦无平行边的管道中的恒定等熵流动299

14.1 可压缩流动：基本方程式299

14 管路可压缩流动299

14.3 文透里管中的质量流量301

14.4 自容器经孔口或收敛-扩散管嘴的质量流302

14.5 自水池经收敛-扩散管或孔口最大流量的条件303

14.6 拉伐尔管嘴304

14.7 扩散管中的法向冲击波307

14.8 绝热状态下具有摩擦的管道中可压缩流动：范诺流动310

14.9 管路中可压缩流体的等温流动314

15.1 明槽及管道中有自由面的流动319

15 明槽均匀流动319

15.2 明槽恒定均匀流动阻力公式321

15.3 明槽均匀流动过水断面的最佳形状324

15.4 在覆盖的渠槽中有自由面流动的最佳深度327

16 明槽非均匀流动331

16.1 水流比能与两择一水溶331

16.2 非矩形明槽中的临界水深333

16.4 出现临界流动的条件335

16.3 无量纲断面比能曲线335

16.5 宽顶堰溢流336

16.6 明槽横向收缩的影响337

16.7 明槽恒定非均匀流动339

16.8 渐变流方程340

16.9 水面曲线的分类342

16.10 水跃344

16.11 水跃位置345

第四篇 有界系统中的非恒定流动353

17 准恒定流动353

18 周界封闭的管路系统中的非恒定流动357

18.1 刚性液柱理论358

18.2 调压室与调压井360

19 压强瞬态理论366

19.1 说明瞬态传播的微分方程370

19.2 管路弹性和游离气体对波传播速度的影响372

19.3 基本压强瞬态方程的简化376

19.4 施纳特-贝热朗图解法380

19.5 特征线法385

19.6 明槽非恒定流动392

20 涌波控制399

20.1 泵运转，同时阀门关闭后的涌波控制400

20.2 泵停转后的涌波控制404

第五篇 流体机械409

21 涡轮机理论409

21.1 绪言409

21.2 一维理论411

21.3 单个叶片和叶栅的研究417

21.4 偏离欧拉理论与损失424

21.5 涡轮机可压缩流动428

22 涡轮机特性曲线434

22.1 特性曲线的概念434

22.2 损失与效率435

22.3 无量纲系数与相似定律440

22.5 型号数445

22.4 比尺效应445

22.6 离心泵与离心风机447

22.7 轴流泵与轴流风机450

22.8 混流泵与混流风机452

22.9 水轮机452

22.10 冲击式水轮机454

22.11 法兰西斯式水轮机457

22.12 轴流式水轮机460

22.13 液压传动462

23 管-机系统472

23.1 泵与管系472

23.2 并联泵及串联泵的运行476

23.3 泵转速和系统的变换478

23.4 泵尺寸和系统的变换480

23.5 泵与水轮机中的气蚀481

23.6 泵的选择485

24.3 单位495

24.2 量纲495

24.4 量纲论证495

第六篇 量纲分析与相似495

24 量纲分析495

24.1 量纲分析495

24.5 无量纲量496

24.6 基本单位与导出单位及基本量纲与导出量纲496

24.7 微分及积分的量纲500

24.8 量纲论证用于检查计算501

24.9 导出量的单位501

24.10 单位制换算503

24.11 量纲常数的换算504

24.12 用指数法进行量纲分析组成关系式504

24.13 用组合法进行量纲分析506

24.14 无量纲组的重要性509

24.15 试验研究中无量纲组的应用509

25.1 几何相似512

25.2 动力相似512

25 相似律512

25.3 无自由面流动的模型研究514

25.4 雷诺数和马赫数的相关区516

25.5 有自由面流动的模型研究516

25.6 相似律应用于涡轮机517

25.7 河流与港湾模型518

附录1 常见流体的某些性质526

A1.1 水的某些性质随温度的变化526

A1.2 水的弹性模量随温度和压强的变化526

A1.3 大气压强下空气的某些性质随温度的变化527

A1.4 常见液体的某些性质527

A1.5 常见气体的某些性质(p=1大气压，T=273K)527

A1.6 国际标准大气528

A1.7 不同温度下纯水中空气的溶解度528

A1.8 某些常见流体的绝对粘度528

附录2 各种物体形状的阻力系数Cp值529