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第一部分1

第一章关于流体的基本概念1

第一节流体的特征1

一、流体及其分子结构1

二、连续介质的概念2

第二节流体的主要物理性质2

一、惯性3

二、粘性5

三、压缩性11

四、表面张力15

习题16

第二章流体静力学17

第一节流体静压强及其特性17

一、流体静压强17

二、流体静压强的特性17

第二节流体的平衡微分方程及其积分20

一、流体平衡微分方程20

二、平衡微分方程的积分21

三、巴斯加定律22

四、等压面24

第三节流体静力学基本方程25

一、静止流体中的压强分布规律25

二、静止液体中的压强计算25

三、静止液体中的等压面26

四、绝对压强、相对压强和真空度的概念27

第四节水柱高度和水头概念29

一、水柱高度或流体柱高度29

二、水头概念29

三、水静力学基本方程的水头意义和能量意义29

第五节压强单位和测压仪表31

一、压强单位31

二、测压仪表32

第六节静止液体作用于平面壁上的总压力37

一、总压力37

二、总压力的作用点38

第七节 静止液体作用于曲面壁上的总压力41

第八节阿基米德原理和固体在液体中的浮沉问题43

一、阿基米德原理——浮力定律43

二、固体在液体中的浮沉问题44

第九节等速旋转容器中液体的相对平衡47

一、等压面48

二、压强分布规律49

习题51

第三章流体运动学57

第一节流体运动的特点和研究流体运动的两种方法57

一、流体运动的特点57

二、研究流体运动的两种方法57

第二节迹线和流线59

一、迹线59

二、流线59

第三节定常流动和非定常流动60

一、定常流动61

二、非定常流动61

第四节 用欧拉方法研究流体运动时的一些基本概念62

第五节连续性方程63

一、直角坐标系中欧拉变数的连续性方程63

二、微元流束和总流的连续性方程65

第六节流体质点运动分解定理68

一、流体质点运动概述68

二、流体质点的变形运动和旋转运动68

三、流体质点运动的分解71

第七节流体的无旋运动72

一、流体的无旋运动72

二、速度势的概念72

三、速度势的数学型式72

四、有势流动的实例74

第八节旋流运动74

一、旋流运动的基本概念74

二、速度环量75

三、速度环量与涡旋运动的关系——斯托克斯定理76

四、既定涡束系统所引起的速度场79

习题82

第四章流体动力学85

第一节 无粘性流体的运动微分方程85

第二节 无粘性流体运动方程的伯努利积分87

第三节质量力仅为重力时无粘性流体微元流束的伯努利方程89

一、质量力仅为重力时的势函数W89

二、不可压缩、无粘性流体运动的伯努利方程89

三、不可压缩无粘性流体微元流束伯努利方程90

第四节用动能定律导出的无粘性流体微元流束伯努利方程90

一、各种外力对流束段所作的功90

二、动能变化量91

三、功能关系91

第五节粘性流体的运动微分方程91

一、粘性流体运动与其所受诸力之间的基本关系92

二、各种表面力的性质和彼此之间的关系93

三、粘性流体运动微分方程97

第六节 粘性流体微元流束伯努利方程98

第七节伯努利方程的能量意义和几何意义100

一、伯努利方程的能量意义100

二、伯努利方程的几何意义101

第八节伯努利方程图解和水力坡度概念104

一、伯努利方程图解104

二、水力坡度105

第九节粘性流体总流伯努利方程105

一、急变流和缓变流105

二、动量校正系数和动能校正系数107

三、总流伯努利方程108

四、总流伯努利方程的应用条件和注意事项110

第十节 喷射泵的工作原理114

第十一节测量流速和流量的仪表115

一、毕托管115

二、汾丘里流量计116

三、喷咀流量计118

四、孔板流量计119

第十二节非定常流动的伯努利方程122

一、无粘性流体非定常流动的伯努利方程122

二、粘性流体非定常流动的伯努利方程125

第十三节 流体作相对运动时的伯努利方程126

第十四节定常流动总流的动量方程及其应用130

一、动量方程130

二、动量方程的应用132

习题136

第五章粘性流体运动及其阻力计算141

第一节流体运动与流动阻力的两种型式141

一、过水断面上影响流动阻力的主要因素——水力半径的概念141

二、流体运动与流动阻力的两种型式142

第二节粘性流体的均匀流动143

一、均匀流动基本方程143

二、均匀流动中的水头损失及其与摩擦阻力的关系144

第三节流动状态实验——雷诺实验144

一、流动状态实验——雷诺实验144

二、流动状态与水头损失的关系145

三、流动状态判别标准——雷诺数147

第四节流体在圆管中的层流运动151

一、均匀流动中内摩擦力分布规律151

二、圆管层流中的速度分布规律152

三、圆管层流中的平均速度和流量152

四、圆管层流中的沿程损失153

五、层流起段154

第五节 流体在平行平板间的层流运动156

第六节偏心环形间隙及两倾斜平板之间的层流运动162

一、偏心环形间隙中的层流运动162

二、两倾斜平板之间的层流运动163

第七节环形平面间隙和其它形式流道中的层流流量计算165

一、环形平面间隙的流量计算165

二、其它形式流道的流量计算166

第八节流体在圆管中的紊流运动167

一、运动要素脉动和时均化的概念167

二、紊流运动中的摩擦阻力170

三、紊流运动中的速度分布171

四、紊流核心与层流边层172

五、水力光滑管与水力粗糙管173

六、圆管紊流中的水头损失174

第九节确定沿程阻力系数λ值的实验和计算公式175

一、尼古拉茨实验175

二、关于阻力系数λ的计算公式178

第十节非圆形截面均匀紊流的阻力公式185

一、利用原有公式进行计算185

二、改用蔡西公式进行计算185

第十一节粘性流体的不均匀流动186

一、概述186

二、管径突然扩大处的局部损失186

三、其它类型的局部损失187

第十二节 水头损失迭加194

第十三节球在粘性流体中的低速运动——斯托克斯阻力公式200

一、圆球在流体中的缓慢运动200

二、关于粘性流体运动的有关方程201

三、斯托克斯阻力公式的推导204

习题210

第六章有压管路的水力计算214

第一节 简单管路的水力计算214

第二节 串联管路217

第三节 並联管路218

第四节 连续均匀出流管路220

第五节管网的水力计算基础221

一、枝状管网的水力计算222

二、环状管网的水力计算224

第六节有压管路中的水锤224

一、水锤现象的发展过程224

二、水锤压力计算公式226

三、水锤压力波传播速度227

四、水锤的消除与减弱229

习题229

第七章明渠定常均匀流232

第一节 概述232

第二节明渠定常均匀流的水力计算233

一、基本计算公式233

二、平均流速的经验公式234

三、流速分布规律238

第三节水力最佳断面241

一、水力最佳断面尺寸的确定241

二、水力计算基本类型243

第四节明渠流流动特性及其分析245

一、流量一定时水深与比能关系245

二、临界水深245

三、临界水流248

第五节水跃250

一、水跃基本方程250

二、水跃函数及其曲线251

习题254

第八章孔口、管咀出流及堰流255

第一节孔口出流255

一、薄壁圆形小孔口定常出流255

二、定常水头大孔口自由出流与淹没出流258

三、明渠闸下出流259

四、孔口非定常出流260

五、孔口出流系数的测定261

第二节管咀出流264

一、圆柱形外管咀定常出流264

二、其它形状的管咀出流267

第三节堰流269

一、矩形薄壁堰自由出流270

二、三角形薄壁堰自由出流271

三、淹没堰272

习题273

第九章相似原理与量钢分析275

第一节相似原理275

一、相似概念275

二、流体动力学中的相似准数281

三、模拟实验287

第二节量纲分析288

一、量纲分析基础——量纲的和谐性288

二、雷利法289

三、π—定理297

习题305

第十章泵与风机307

第一节离心式泵与离心式风机307

一、概述307

二、泵的扬程、风机的风压和风量308

三、叶轮313

四、在泵或风机中的能量损失318

五、泵的吸上扬程与汽蚀现象321

六、离心式泵（或风机）的性能曲线。比例定律324

七、泵（或风机）在管路中的工况点，工况的调节327

八、泵（或风机）的並联运转与串联运转329

九、比转数及型号330

十、离心式杂质泵334

十一、离心式泵及离心式通风机的选择335

第二节轴流式风机338

一、轴流式通风机的构造概要和工作原理338

二、轴流式压气机339

第三节容积式泵与容积式风机340

一、往复式泵340

二、油隔离泥浆泵341

三、活塞式压气机342

四、罗茨泵与罗茨风机345

第四节水环式真空泵与压缩机345

一、水环式真空泵及压缩机的工作原理与构造概要345

二、水环式真空泵及压缩机的型号与性能348

第五节气泡泵348

习题350