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流体力学(附习题详解+教学视频) 版权信息
- ISBN：9787122458568
- 条形码：9787122458568 ; 978-7-122-45856-8
- 装帧：平装
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>>
流体力学(附习题详解+教学视频) 内容简介
流体力学研究流体的宏观运动规律和流体与物体之间的相互作用，本书着重讨论不可压缩流体的速度分布、压力分布、剪应力分布以及流体对物体的作用力等问题，阐明浮力、升力、阻力等产生的原因和一般计算方法。
本书共11章内容，按照由浅入深、由易到难的思路阐释了流体力学的基本概念、基本原理和基本方法。主要内容有：流体力学的基本概念和数学基础，流体静力学，流体运动学，流体动力学基本方程及其应用，相似理论，管道中的黏性流动，漩涡运动基本理论，势流理论，波浪理论，边界层理论。
本书可作为机械、船舶、能源、化工、环境等专业的本科教学用书，也可作为相关行业工程技术人员的参考用书。
流体力学(附习题详解+教学视频) 目录
第0章 绪论 1
0.1 流体力学定义与分类 1
0.2 流体力学的发展 2
0.3 流体质点与连续介质假设 4
0.4 流体的基本物理量和力学性质 5
0.5 流体的黏性 7
0.5.1 牛顿内摩擦定律 7
0.5.2 黏性系数 7
0.5.3 速度梯度 8
0.5.4 流体的分类 9
0.5.5 流体的边界条件 10
0.6 作用在流体上的力 11
0.6.1 质量力 12
0.6.2 表面力 12
习题0 13 第1章 流体力学的数学基础 15
1.1 张量与场 15
1.2 张量指标和张量基本运算 16
1.2.1 张量指标 16
1.2.2 向量运算的常用公式 17
1.2.3 向量分量的坐标转换 18
1.2.4 二阶张量及其基本运算 18
1.3 标量场的梯度 19
1.3.1 方向导数 19
1.3.2 梯度 19
1.3.3 梯度的性质及应用 20
1.3.4 哈密尔顿算子的运算公式 20
1.4 向量场的散度 21
1.5 向量场的旋度 22
1.6 正交曲线坐标系 24
习题1 26 第2章 流体静力学 27
2.1 流体静止的特征 27
2.2 静止流体的平衡微分方程 27
2.3 静力学基本方程及其应用 28
2.3.1 静力学基本方程 29
2.3.2 压力的表示和压力的单位 29
2.3.3 静力学基本方程的应用 30
2.4 非惯性系中的静力学方程 30
2.4.1 等加速直线运动的非惯性系 31
2.4.2 等角速度旋转的非惯性系 31
2.5 静止流体对物体的作用力 32
2.5.1 静止流体对平壁面的作用力 32
2.5.2 静止流体对圆柱壁面的作用力 34
2.5.3 静止流体对任意曲面的作用力 37
2.6 浮力与稳定性 37
习题2 38 第3章 流体运动学 40
3.1 流动观察实验 40
3.1.1 雷诺实验 40
3.1.2 烟风洞实验 41
3.1.3 卡门涡街实验 42
3.2 描述流体运动的方法 42
3.2.1 拉格朗日法 42
3.2.2 欧拉法 43
3.2.3 拉格朗日法和欧拉法的相互转换 43
3.3 质点导数 44
3.4 迹线和流线 46
3.5 描述流体运动的基本概念 48
习题3 50 第4章 流体动力学基本方程及其应用 51
4.1 输运方程 51
4.1.1 系统和控制体 51
4.1.2 系统导数与输运方程 51
4.1.3 系统上的守恒定律 52
4.2 连续方程 53
4.2.1 积分形式的连续方程 53
4.2.2 微分形式的连续方程 54
4.3 积分形式的动量方程 55
4.4 动量矩方程 56
4.5 理想流体的欧拉运动微分方程 58
4.6 伯努利方程 60
4.6.1 定常流动的伯努利方程 60
4.6.2 无旋非定常流动的伯努利方程 62
4.6.3 动坐标系中的伯努利方程 62
4.6.4 伯努利方程的应用 63
4.7 积分形式方程的综合应用 67
4.8 微分形式的动量方程 69
4.8.1 应力形式的微分方程 70
4.8.2 本构方程 70
4.8.3 N-S方程 71
4.8.4 N-S方程的应用 72
习题4 75 第5章 相似理论 78
5.1 力学相似 78
5.2 动力相似准则 80
5.2.1 合力相似与牛顿数 80
5.2.2 黏性力相似与雷诺数 81
5.2.3 重力相似与弗劳德数 81
5.2.4 局部惯性力相似与斯特罗哈数 82
5.2.5 压力相似与欧拉数 83
5.2.6 弹性力相似与柯西数 83
5.3 相似准则数和相似条件 84
5.4 量纲分析法 85
5.4.1 量纲与量纲分析 85
5.4.2 量纲分析法基本定理 86
5.4.3 量纲分析法的应用 88
习题5 90 第6章 管道中的黏性流动 92
6.1 管道流动的基本概念 92
6.2 圆管层流 94
6.2.1 速度分布 94
6.2.2 圆管层流的特征 95
6.2.3 沿程损失系数 96
6.3 湍流基本理论 97
6.3.1 湍流及其运动特征 97
6.3.2 湍流雷诺方程 98
6.3.3 普朗特混合长度理论 100
6.4 圆管湍流及其速度分布 101
6.4.1 圆管湍流的基本概念 101
6.4.2 圆管湍流的速度分布 102
6.5 圆管流动的摩擦阻力系数 106
6.5.1 尼古拉兹实验曲线 106
6.5.2 莫迪图 108
6.5.3 非圆形截面管道沿程损失的计算 109
6.6 管路计算 110
6.6.1 局部损失系数 110
6.6.2 管路问题 113
6.6.3 管路类型 115
习题6 117 第7章 漩涡运动基本理论 119
7.1 流体微团的运动分析 119
7.1.1 亥姆霍兹速度分解定理 119
7.1.2 流体微团运动的几何分析 120
7.2 有旋运动 123
7.2.1 亥姆霍兹方程 124
7.2.2 漩涡扩散方程 125
7.2.3 黏性流动的基本特征 125
7.3 漩涡运动的基本概念与定理 125
7.4 涡线的诱导速度与点涡场 129
习题7 131 第8章 势流理论 133
8.1 速度势、流函数和复势 133
8.1.1 无旋场的速度势 133
8.1.2 二维流场的流函数 134
8.1.3 复平面、复势和复速度 136
8.2 势流问题 138
8.3 奇点叠加法 139
8.3.1 均匀流 139
8.3.2 平面点源 140
8.3.3 平面偶极 141
8.3.4 平面点涡 142
8.3.5 奇点叠加法的应用 143
8.4 圆柱绕流 144
8.4.1 圆柱无环量的绕流 144
8.4.2 圆柱有环量的绕流 147
8.5 平面势流的保角变化法 150
8.5.1 保角变换与流动关系 150
8.5.2 常用的几种保角变换 151
8.5.3 平板有攻角的绕流 152
8.6 奇点映像法 156
8.6.1 平壁面映像 156
8.6.2 圆柱壁面映像 157
8.7 空间势流问题 158
8.7.1 空间势流的基本解 158
8.7.2 空间均匀流与偶极的叠加 160
8.7.3 圆球的定常绕流 161
8.8 物体的非定常绕流162
8.8.1 相对运动和绝对运动 162
8.8.2 速度势和单位速度势 163
8.8.3 圆球的非定常绕流 164
8.9 附加惯性力与附加质量 166
习题8 168 第9章 波浪理论 170
9.1 平面波 170
9.2 波浪的基本方程和边界条件 171
9.3 平面驻波 173
9.3.1 有限水深平面驻波的解 173
9.3.2 平面驻波的运动特征 175
9.3.3 无限水深的平面驻波 176
9.4 平面进行波 177
9.4.1 波形和波速 177
9.4.2 质点的运动速度和轨迹 178
9.4.3 压力分布 180
9.5 波群与波能转移 181
9.6 船行波与兴波阻力 183
习题9 185 第10章 边界层理论 186
10.1 边界层概念 186
10.1.1 边界层思想 186
10.1.2 边界层厚度 187
10.1.3 边界层特征 189
10.2 边界层微分方程 189
10.2.1 普朗特边界层微分方程 189
10.2.2 边界层微分方程的近似推广 191
10.3 平板层流边界层的布拉休斯解 192
10.3.1 布拉休斯解 192
10.3.2 平板层流边界层的特征 195
10.3.3 布拉休斯解的特点 196
10.4 动量积分方程及应用 197
10.4.1 边界层动量积分方程 197
10.4.2 平板层流边界层 199
10.4.3 平板湍流边界层 201
10.4.4 平板混合边界层 204
10.5 边界层流动的分离205
10.5.1 边界层的分离 206
10.5.2 物体的绕流阻力 208
10.5.3 边界层分离的控制 208
10.6 圆柱和圆球的绕流阻力 210
习题10 212 参考文献 214
0.1 流体力学定义与分类 1
0.2 流体力学的发展 2
0.3 流体质点与连续介质假设 4
0.4 流体的基本物理量和力学性质 5
0.5 流体的黏性 7
0.5.1 牛顿内摩擦定律 7
0.5.2 黏性系数 7
0.5.3 速度梯度 8
0.5.4 流体的分类 9
0.5.5 流体的边界条件 10
0.6 作用在流体上的力 11
0.6.1 质量力 12
0.6.2 表面力 12
习题0 13 第1章 流体力学的数学基础 15
1.1 张量与场 15
1.2 张量指标和张量基本运算 16
1.2.1 张量指标 16
1.2.2 向量运算的常用公式 17
1.2.3 向量分量的坐标转换 18
1.2.4 二阶张量及其基本运算 18
1.3 标量场的梯度 19
1.3.1 方向导数 19
1.3.2 梯度 19
1.3.3 梯度的性质及应用 20
1.3.4 哈密尔顿算子的运算公式 20
1.4 向量场的散度 21
1.5 向量场的旋度 22
1.6 正交曲线坐标系 24
习题1 26 第2章 流体静力学 27
2.1 流体静止的特征 27
2.2 静止流体的平衡微分方程 27
2.3 静力学基本方程及其应用 28
2.3.1 静力学基本方程 29
2.3.2 压力的表示和压力的单位 29
2.3.3 静力学基本方程的应用 30
2.4 非惯性系中的静力学方程 30
2.4.1 等加速直线运动的非惯性系 31
2.4.2 等角速度旋转的非惯性系 31
2.5 静止流体对物体的作用力 32
2.5.1 静止流体对平壁面的作用力 32
2.5.2 静止流体对圆柱壁面的作用力 34
2.5.3 静止流体对任意曲面的作用力 37
2.6 浮力与稳定性 37
习题2 38 第3章 流体运动学 40
3.1 流动观察实验 40
3.1.1 雷诺实验 40
3.1.2 烟风洞实验 41
3.1.3 卡门涡街实验 42
3.2 描述流体运动的方法 42
3.2.1 拉格朗日法 42
3.2.2 欧拉法 43
3.2.3 拉格朗日法和欧拉法的相互转换 43
3.3 质点导数 44
3.4 迹线和流线 46
3.5 描述流体运动的基本概念 48
习题3 50 第4章 流体动力学基本方程及其应用 51
4.1 输运方程 51
4.1.1 系统和控制体 51
4.1.2 系统导数与输运方程 51
4.1.3 系统上的守恒定律 52
4.2 连续方程 53
4.2.1 积分形式的连续方程 53
4.2.2 微分形式的连续方程 54
4.3 积分形式的动量方程 55
4.4 动量矩方程 56
4.5 理想流体的欧拉运动微分方程 58
4.6 伯努利方程 60
4.6.1 定常流动的伯努利方程 60
4.6.2 无旋非定常流动的伯努利方程 62
4.6.3 动坐标系中的伯努利方程 62
4.6.4 伯努利方程的应用 63
4.7 积分形式方程的综合应用 67
4.8 微分形式的动量方程 69
4.8.1 应力形式的微分方程 70
4.8.2 本构方程 70
4.8.3 N-S方程 71
4.8.4 N-S方程的应用 72
习题4 75 第5章 相似理论 78
5.1 力学相似 78
5.2 动力相似准则 80
5.2.1 合力相似与牛顿数 80
5.2.2 黏性力相似与雷诺数 81
5.2.3 重力相似与弗劳德数 81
5.2.4 局部惯性力相似与斯特罗哈数 82
5.2.5 压力相似与欧拉数 83
5.2.6 弹性力相似与柯西数 83
5.3 相似准则数和相似条件 84
5.4 量纲分析法 85
5.4.1 量纲与量纲分析 85
5.4.2 量纲分析法基本定理 86
5.4.3 量纲分析法的应用 88
习题5 90 第6章 管道中的黏性流动 92
6.1 管道流动的基本概念 92
6.2 圆管层流 94
6.2.1 速度分布 94
6.2.2 圆管层流的特征 95
6.2.3 沿程损失系数 96
6.3 湍流基本理论 97
6.3.1 湍流及其运动特征 97
6.3.2 湍流雷诺方程 98
6.3.3 普朗特混合长度理论 100
6.4 圆管湍流及其速度分布 101
6.4.1 圆管湍流的基本概念 101
6.4.2 圆管湍流的速度分布 102
6.5 圆管流动的摩擦阻力系数 106
6.5.1 尼古拉兹实验曲线 106
6.5.2 莫迪图 108
6.5.3 非圆形截面管道沿程损失的计算 109
6.6 管路计算 110
6.6.1 局部损失系数 110
6.6.2 管路问题 113
6.6.3 管路类型 115
习题6 117 第7章 漩涡运动基本理论 119
7.1 流体微团的运动分析 119
7.1.1 亥姆霍兹速度分解定理 119
7.1.2 流体微团运动的几何分析 120
7.2 有旋运动 123
7.2.1 亥姆霍兹方程 124
7.2.2 漩涡扩散方程 125
7.2.3 黏性流动的基本特征 125
7.3 漩涡运动的基本概念与定理 125
7.4 涡线的诱导速度与点涡场 129
习题7 131 第8章 势流理论 133
8.1 速度势、流函数和复势 133
8.1.1 无旋场的速度势 133
8.1.2 二维流场的流函数 134
8.1.3 复平面、复势和复速度 136
8.2 势流问题 138
8.3 奇点叠加法 139
8.3.1 均匀流 139
8.3.2 平面点源 140
8.3.3 平面偶极 141
8.3.4 平面点涡 142
8.3.5 奇点叠加法的应用 143
8.4 圆柱绕流 144
8.4.1 圆柱无环量的绕流 144
8.4.2 圆柱有环量的绕流 147
8.5 平面势流的保角变化法 150
8.5.1 保角变换与流动关系 150
8.5.2 常用的几种保角变换 151
8.5.3 平板有攻角的绕流 152
8.6 奇点映像法 156
8.6.1 平壁面映像 156
8.6.2 圆柱壁面映像 157
8.7 空间势流问题 158
8.7.1 空间势流的基本解 158
8.7.2 空间均匀流与偶极的叠加 160
8.7.3 圆球的定常绕流 161
8.8 物体的非定常绕流162
8.8.1 相对运动和绝对运动 162
8.8.2 速度势和单位速度势 163
8.8.3 圆球的非定常绕流 164
8.9 附加惯性力与附加质量 166
习题8 168 第9章 波浪理论 170
9.1 平面波 170
9.2 波浪的基本方程和边界条件 171
9.3 平面驻波 173
9.3.1 有限水深平面驻波的解 173
9.3.2 平面驻波的运动特征 175
9.3.3 无限水深的平面驻波 176
9.4 平面进行波 177
9.4.1 波形和波速 177
9.4.2 质点的运动速度和轨迹 178
9.4.3 压力分布 180
9.5 波群与波能转移 181
9.6 船行波与兴波阻力 183
习题9 185 第10章 边界层理论 186
10.1 边界层概念 186
10.1.1 边界层思想 186
10.1.2 边界层厚度 187
10.1.3 边界层特征 189
10.2 边界层微分方程 189
10.2.1 普朗特边界层微分方程 189
10.2.2 边界层微分方程的近似推广 191
10.3 平板层流边界层的布拉休斯解 192
10.3.1 布拉休斯解 192
10.3.2 平板层流边界层的特征 195
10.3.3 布拉休斯解的特点 196
10.4 动量积分方程及应用 197
10.4.1 边界层动量积分方程 197
10.4.2 平板层流边界层 199
10.4.3 平板湍流边界层 201
10.4.4 平板混合边界层 204
10.5 边界层流动的分离205
10.5.1 边界层的分离 206
10.5.2 物体的绕流阻力 208
10.5.3 边界层分离的控制 208
10.6 圆柱和圆球的绕流阻力 210
习题10 212 参考文献 214
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流体力学(附习题详解+教学视频) 作者简介
韩兆林，北京理工大学车辆工程专业博士毕业，2005年到青岛科技大学任教，就职于机电学院船舶工程系，长期从事船舶与海洋工程专业的《船舶流体力学》和机械工程及相关专业的《流体力学》的教学。
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