本书译自M.M.斯特兰科维奇教授所著的《FLOW AROUND CIRCULAR CYLINDERS》，该著作*大的特点就是通过对流体绕过圆柱现象的广泛讨论，在流体动力学和风/海洋工程之间架起了一座桥梁。该著作共有两卷，本书是该著作的第Ⅱ卷：应用。
本书主要介绍了圆柱的几何外形和布置方式对圆柱绕流的影响，其中主要包括长细比影响、表面粗糙度和直径变化的影响、阻塞和边界的影响、倾斜圆柱和多个圆柱的影响等。同时本书也讨论了边界层控制方面的研究成果。以上内容的讨论不仅可以反映圆柱结构在实际工程中的应用需求，也为类似情况下的物理模拟试验提供了丰富的可以借鉴的经验。
本书不仅可以作为风工程、水利工程、机械工程等专业本科生、研究生流体力学课程教材，也可以作为学生、教师、科研人员和工程技术人员的参考书。另外，阅读本书您一定能感受到M.M.斯特兰科维奇教授对科学的热爱，以及这个充满神秘色彩且看似简单的圆柱绕流问题所带来的无穷乐趣。
前言
本书旨在为航空航天、土木工程、水利工程、输电线路工程、机械工程、核工程、海岸工程和风工程的研究人员、工程师、教学人员及学生提供指导，同时也可作为以流体力学为研究对象的应用数学和物理学从业人员的参考读物。
本书最显著的特点是专门讨论最经典的圆形断面钝体结构。由于这类结构引起的流动形态复杂，研究人员针对该问题已经进行了大量的早期研究，同时考虑到圆柱形结构在工程中应用广泛，因此我觉得研究人员对该类结构的深入研究很有必要。
《圆柱绕流》共分为两卷。第Ⅰ卷出版于1997年，主要包含A、B、C三部分：
（A）全雷诺数范围内名义二维圆柱周围的无扰动流。
（B）几种理论模型，如自由流线模型、涡模型、涡面模型和其他不太常用的混合模型。
（C）自由流影响，如湍流度、剪切、压缩、噪声、空化现象和非牛顿流。
本书为第Ⅱ卷，主要包含
（D）几何参数的影响，包括相对表面粗糙度、长细比、锥化、阻塞度、有限长度、倾斜、旋转、临近壁面、两圆柱、圆柱群、圆柱阵列等。
另外还未写的第Ⅲ卷将会包含：
（E）非定常自由流，如加速流、减速流、回旋流、振荡流、波浪、波浪和涌流的混合流以及绕流。
（F）流体诱发振动，自由振动和强迫振动，同步振荡，影响和控制参数，抑振措施，多圆柱干扰效应，圆柱阵列效应，理论模型和椭圆振荡。
本书可以比作某种尚未完成的特殊拼图游戏，由成千上万个单独的“块”组成，但是目前这些“块”并没有被很好地拼接起来。由于流体力学本身非常复杂，常常需要更多的研究来形成新的“块”进一步完成拼图。这种比喻也许可以帮助读者更好地理解本书的内容。
本书包含了我一生学习和研究圆柱绕流的各种问题的成果。起初我并没有刻意地要写一本巨著，但是由于钝体结构绕流领域一直有新的发现，因此我觉得写一本可以广泛应用的著作是有必要的，而本书就是在这种长时间的研究工作中诞生的。书中的内容主要集中在各种现象的物理解释上，每一种现象的描述都包含其发生的可能原因。每一个工作都尽可能涉及流体的各个方面，因此这是一本综合性的著作。
为了更好地推进目前的研究工作，很多第二次世界大战前的里程碑式的研究工作也包含在本书中。如今论文和信息的发表速度已经远远超过了工程师和科学家的吸收消化速度，因此本书尝试为读者提供一个节约时间的概述性的指南。
书中给出了重要内容的参考文献以便于读者对本书内容的深入研究，同时为了方便对大量参考文献进行处理，本书将参考文献分为四类：
（i）书籍（B），包括全集（部分相关内容）。
（ii）综述（R）——高度相关，对入门阅读非常有用。
（iii）期刊论文（J）（容易获得）。
（iv）会议论文、报告、学位论文（P）等（难获得）。
最后，我衷心地希望您在阅读本书的过程中能感受到我对该研究的热情和奉献。致谢
感谢我的很多同行和朋友与我分享了他们的观点，并且在很多方面提出了非常宝贵的建议。我衷心地感激他们抽出自己宝贵的时间为本书做出的评论以及提出的中肯批评。很遗憾，限于篇幅这里无法列出在过去这些年里以各种方式帮助过我的所有人，我真诚地感谢如下各位：
Peter BEARMAN，Eberhard BERGER，Jack GERRARD，Hiroyuki HONJI，Tamotsu IGA-RASHI，Mark MORKOVIN，Eduard NAUDASCHER，Atsushi OKAJIMA，Michael PAIDOUSSIS，Geoff PARKINSON，Turgut SARPKAYA and Samir ZIADA.
书中引用的图片也得到了以下期刊和版权所有者的使用授权：
Aeronautical Journal，Royal Aeronautical Society；AIAA Journal and Journal of Aircraft，American Institute of Aeronautics and Astronautics；Applied Scientific Research，Kluwer；ASCE Journals Engineering Mechanics Division，Structural Division，and Water Division，American Society of Civil Engineers；ASME Journals：Basic Engineers，Fluids Engineering，Heat Transfer，Offshore Mechanics and Arctic Engineering，Power，Pressure Vessel Technology，and Mechanical Engineer，American Society of Mechanical Engineers；Atmospheric Environment，Pergamon Press；BMT Reports，British Maritime Technology Ltd；Bulletin JSME and Transactions JSME，Japanese Society of Mechanical Engineers；Bulletin Researoh Institute of Applied Mechanics，Kyushu University；Experiments in Fluids，Springer Verlag；Fluid Mechanics Research，Begell House Inc.；Flow Visualization Conferences，Hemisphere Publications Inc.；IEEE Conferences，Institute of Electrical and Electronic Engineers；International Journal of Heat and Mass Transfer，Pergamon Press；Heat Transfer Japanese Research，Society of Chemical Engineers of Japan；Journal of Fluid Mechanics，Cambridge University Press；Journal of Fluids and Structures，Academic Press；Journal of Mechanical Engineering Science，Institution of Mechanical Engineers；Journal of Physical Society of Japan，Physical Society of Japan；Journal of Science，Hiroshima University；Journal of Sound and Vibration，Academic Press；Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics，Elsevier；L’Aeronautique et L’Astronautique，Elsevier；Max Planck Institute Reports，Gttingen；OTC Papers，Ofishore Technology Conference，Houston，Texas；Physics of Fluids，American Institute of Physics；Proceedings Ferrybridge Gooling Towers and After，Institution of Civil Engineers；Transactions ICE，Institution of Chemical Engineers；Transactions RINA，Royal Institute of Naval Architects；Wrme und Stoffübertragung，Springer Verlag；Zeitschrift für Flugwissenschaften und luftfahrtforschung，Springer Verlag.
最终的LATEX版是由S.G.Sajjadi 博士完成的，D.Millward 女士完成了所有参考文献和说明文字的输入，他们两位都来自斯坦福大学。我的小女儿Sandra阅读了草稿并进行了多次修改。我由衷地感谢来自OUP的Julie Harris博士和Richard Lawrence先生在对本书进行细心的编辑过程中提供的大量帮助，他们的帮助极大地提高了本书的质量。
M.M.斯特兰科维奇
英国兰开夏郡索尔福德市
2001年5月25日
目录
译者序
前言
致谢
第21章长细比1
21.1引言1
21.2马蹄涡流系统1
21.2.1层流边界层2
21.2.2振荡马蹄涡流系统3
21.2.3湍流边界层3
21.3封闭测试段6
21.3.1定常层流尾流，L2流域6
21.3.2周期层流尾流，L3流域7
21.4圆柱横跨自由射流8
21.5端板11
21.5.1层流周期尾流，L3流域11
21.5.2单个端板影响11
21.5.3两个端板影响14
21.5.4尾流转捩，TrW流态15
21.5.5剪切层转捩，TrSL流态16
21.5.6小长细比16
21.5.7脉动力18
21.5.8边界层转捩，TrBL流态20
21.6自由表面21
21.7理论模型23
21.7.1Landau模型23
21.7.2Landau模型的推广24
21.7.3其他理论模型24
21.8一端自由26
21.8.1周期层流尾流，L3流域26
21.8.2自由端部的次流动28
21.8.3平均压力的展向变化30
21.8.4局部阻力系数沿展向的变化31
21.8.5展向脉动压力系数和升力系数33
21.8.6沿展向斯托罗哈数的变化34
21.8.7对称涡街36
21.8.8在边界层中的短圆柱37
21.8.9TrBL4流域的有限圆柱38
21.8.10自由端附近的旋涡脱落40
21.8.11局部脉动升力和阻力40
21.8.12自然风中的有限圆柱41
21.8.13燃料储罐43
21.9两端自由44
21.9.1阻力随长细比的变化44
21.9.2对称压力分布46
21.9.3小长细比，L/D<147
第22章表面粗糙度和直径变化49
22.1引言49
22.1.1表面粗糙的特点50
22.1.2Fage和Warsap的玻璃纸试验51
22.1.3表面摩擦力分布53
22.1.4斯托罗哈数的变化54
22.1.5相关长度和涡量耗散55
22.2表面粗糙材质/结构56
22.2.1金字塔形粗糙结构56
22.2.2砖墙的粗糙结构58
22.2.3线网粗糙结构59
22.2.4海洋形成的粗糙结构60
22.2.5部分表面粗糙61
22.2.6粗糙雷诺数61
22.3绊线63
22.3.1研究历史介绍63
22.3.2Fage和Warsap的绊线试验63
22.3.3绊线位置的影响64
22.3.4流态的分类66
22.3.5错列的分离线67
22.3.6绊线和分离线69
22.3.7螺旋线和边条70
22.3.8多股绞线的索或者导线71
22.4绊球74
22.4.1成对出现的绊球74
22.4.2展向成排绊球75
22.5其他的表面粗糙76
22.5.1流向旋涡发生器76
22.5.2锯齿形叶片77
22.5.3凹坑表面79
22.5.4展向切口80
22.5.5鳍状板82
22.5.6周向的划槽83
22.5.7表面摩擦和边界层83
22.5.8局部划槽84
22.5.9展向划槽84
22.6变直径圆柱85
22.6.1引言85
22.6.2层流周期尾流,L3 流态85
22.6.3剪切层转捩, TrSL流态87
22.6.4TrSL3流域的阶梯干扰88
22.7锥化圆柱88
22.7.1层流周期尾流，L3 流域88
22.7.2沿展向涡胞90
22.7.3理论模型90
22.7.4湍流尾流，TrSL流态91
22.7.5包含自由端的锥化圆柱93
22.8直径的非线性变化93
22.8.1引言93
22.8.2冷却塔94
22.8.3模型试验95
22.8.4雷诺数外插的有效性96
22.8.5表面粗糙度97
22.8.6子午线肋条97
22.8.7阵风中的冷却塔模型100
22.8.8自然风下的现场实测100
22.8.9渡桥电厂倒塌的可能原因102
第23章阻塞和洞壁距离105
23.1引言105
23.2层流，L流态105
23.2.1蠕流，L1流域105
23.2.2封闭的近尾流，L2流域106
23.2.3近尾流的不稳定性108
23.2.4层流周期尾流，L3流域109
23.3剪切层转捩，TrSL流态112
23.3.1阻塞机理112
23.3.2平均压力分布和阻力113
23.3.3斯托罗哈数和脉动压力113
23.3.4涡脱落的抑制114
23.3.5涡的强度及其相关性116
23.3.6自由来流湍流度的影响117
23.4边界层转捩，TrBL流态118
23.4.1引言118
23.4.2阻力随阻塞比的变化119
23.4.3斯托罗哈数和脉动力119
23.5理论修正模型122
23.5.1引言122
23.5.2Fage的阻塞修正123
23.5.3Lock的映像法124
23.5.4Glauert的半经验公式125
23.5.5Allen和Vincenti的源模型126
23.5.6Maskell的修正模型127
23.5.7Modi和El-Sherbiny的流线模型130
23.6非对称阻塞131
23.6.1层流尾流131
23.6.2湍流尾流132
23.7近壁面的影响133
23.7.1引言133
23.7.2流域的分类133
23.7.3接触流域134
23.7.4圆在边界上的势流流动136
23.7.5小间隙流域137
23.7.6大间隙流域140
23.7.7壁面边界层效应141
23.8边界的侵蚀与冲刷144
23.8.1冲刷机理144
23.8.2作用力和斯托罗哈数145
第24章边界层控制148
24.1引言148
24.2旋转圆柱148
24.2.1Magnus效应148
24.2.2流动类型的分类149
24.2.3Prandtl的环量概念150
24.2.4势流理论151
24.2.5Bickley的势流模型152
24.3雷诺数效应154
24.3.1层流，L3和转捩，TrW尾流154
24.3.2TrSL流态的压力分布156
24.3.3反Magnus效应160
24.3.4边界层161
24.3.5斯托罗哈数164
24.3.6端板的影响164
24.3.7表面粗糙度和鳍状板的效应166
24.3.8远尾流的发展167
24.4应用169
24.4.1Flettner的转子船169
24.4.2转子风车170
24.4.3Madaras发电站项目170
24.4.4Wallis的“水坝破坏器”171
24.5表面的旋转角振荡172
24.5.1物理背景172
24.5.2层流L2和L3流域173
24.5.3Navier-Stokes方程的解175
24.5.4强迫旋转振荡的旋涡脱落177
24.6同轴旋转圆柱179
24.6.1引言179
24.6.2Taylor的理论和试验179
24.6.3Coles的进一步转捩181
24.6.4流域分类182
24.7吹吸边界层控制183
24.7.1抽吸18
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