《物理流体力学》

第一章引论1

1.1 前言1

1.2 本书的范围2

1.3 符号和定义6

第二章管流和槽流9

2.1 引言9

2.2 槽流的层流理论10

2.3 管流的层流理论13

2.4 Reynolds数15

2.5 进口长度17

2.6 向湍流转捩19

2.7 流量和压力梯度之间的关系23

第三章绕圆柱体的流动25

3.1 引言25

3.2 Reynolds数26

3.3 流动图案27

3.4 阻力36

第四章水平层中的对流40

4.1 形态40

4.2 运动的起始41

4.3 流动状态44

第五章运动方程54

5.1 引言54

5.2 流体质点和连续介质力学54

5.3 Euler坐标和Lagrange坐标57

5.4 连续方程58

5.5 实质导数60

5.6 Navier-Stokes方程62

5.7 边界条件70

5.8 不可压缩性条件74

附录：动力学方程粘性项的推导79

第六章其他的基本概念82

6.1 流线、流管、质点路线和条纹线82

6.2 圆柱体绕流的计算结果84

6.3 流函数90

6.4 涡量90

6.5 涡量方程95

6.6 环量97

第七章动力相似98

7.1 引言98

7.2 动力相似条件：Reynolds数100

7.3 因变量103

7.4 其他的无量纲控制参数105

第八章 低Reynolds数和高Reynolds数107

8.1 Reynolds数的物理意义107

8.2 低Reynolds数108

8.3 高Reynolds数109

第九章粘性流动方程的某些解116

9.1 引言116

9.2 Poiseuille流动116

9.3 旋转Couette流动117

9.4 绕圆球的Stokes流动119

9.5 低Reynolds数圆柱绕流120

第十章无粘性流动123

10.1 引言123

10.2 Kelvin环量定理123

10.3 无旋运动123

10.4 Bernoulli方程126

10.5 无粘性流动中的阻力：d Alembert“疑题”127

10.6 Bernoulli方程的应用129

10.7 几个定义131

11.2 边界层近似133

第十一章边界层及有关课题133

11.1 边界层的形成133

11.3 零压梯度解136

11.4 边界层分离139

11.5 钝体的阻力143

11.6 流线型化144

11.7 尾流145

11.8 射流147

11.9 粘性流动的动量与能量151

12.1 引言155

第十二章升力155

12.2 二维机翼156

12.3 三维机翼161

12.4 自转物体162

第十三章热流动的基本方程和基本概念165

13.1 引言165

13.2 对流方程166

13.3 对流流动的分类169

13.4 强迫对流170

13.5 有浓度变化的流动（传质问题）173

14.1 引言176

第十四章自由对流176

14.2 无量纲控制参数177

14.3 绝热温度梯度181

14.4 把自由对流看作一个热机184

14.5 竖直的热平板所引起的对流186

14.6 热卷流193

14.7 流体层中的对流194

附录：自由对流的Boussinesq近似201

15.2 离心力和Coriolis力210

15.1 引言210

第十五章旋转流体中的流动210

15.3 地转流动与Taylor-Proudman定理212

15.4 Taylor柱214

15.5 Ekman层222

15.6 固有稳定性和惯性波228

15.7 Rossby波230

15.8旋转环形套筒中的对流236

第十六章 分层流238

16.1 基本概念238

16.2 阻塞242

16.3 背风波247

16.4 内波248

16.5 分层和旋转256

第十七章不稳定现象259

17.1 引言259

17.2 表面张力引起的液柱不稳定性259

17.3 由于产生内热而引起的对流262

17.4 由于表面张力变化而引起的对流264

17.5 旋转Couette流动的不稳定性265

17.6 剪切流动的不稳定性270

18.1 线性稳定性理论的性质275

第十八章流体动力学稳定性理论275

18.2 Bénard对流的起始277

18.3 超稳定性282

18.4 旋转的Couette流动283

18.5 边界层的稳定性284

第十九章向湍流转捩290

19.1 边界层转捩290

19.2 射流和其他自由剪切流动中的转捩294

19.3 管流的转捩299

第二十章湍流307

20.1 湍流运动的性质307

20.2 湍流运动统计描述的引言311

20.3 统计描述法的数学提法313

20.4 湍流方程315

20.5 计算方法321

20.6 对关联的解释321

20.7 谱324

20.8 涡的概念326

第二十一章均匀各向同性湍流328

21.1 引言328

21.2 空间关联和封闭问题328

21.3 谱和能量级串331

21.4 能量级串的动力学过程335

第二十二章湍流的结构338

22.1 引言338

22.2 Reynolds数相似和自保存340

22.3 间歇现象和挟带现象343

22.4 湍流尾流的结构347

22.5 靠近壁面的湍流运动355

22.6 边界层中的大涡364

22.7 Coanda效应367

22.8 分层的剪切流动370

22.9 逆转捩377

第二十三章实验方法379

23.1 实验流体力学的概貌379

23.2 速度测量382

23.3 压力和温度的测量387

23.4 流动显示388

第二十四章某些实际情况393

24.1 引言393

24.2 云的图案393

24.3 大气环流中的波395

24.4 大陆漂移和地幔中的对流397

24.5 太阳的米粒组织400

24.6 废水的扩散401

24.7 风对结构的影响404

24.8 边界层控制：涡旋发生器408

24.9 射流技术409

24.10 波式游动414

24.11 由人体所产生的对流417

24.12 回飞棒的飞行418

符号422

习题427

书目和文献451