目录
第1章 流体物性及量纲 1
1.1 流体的连续介质假设 1
1.2 流体的可压缩性和热膨胀性 3
1.3 流体黏性 5
1.4 液体的汽化和气化 8
1.5 液体的表面张力 10
例题 14
讨论题 17
习题 17
第2章 流体静力学 19
2.1 帕斯卡定律 19
2.2 重力场中静水压力基本方程式 20
2.3 流体压力的测量和计算 23
2.3.1 气压计 23
2.3.2 测压管 24
2.3.3 U形测压管 24
2.4 作用于平壁面上静水压力的合力 25
2.5 作用于曲壁面上静水压力的合力 28
2.6 浮力和浮体稳定性 29
例题 31
讨论题 36
习题 37
第3章 流体运动学 40
3.1 描述流体运动的拉格朗日方法和欧拉方法 40
3.1.1 拉格朗日方法 40
3.1.2 欧拉方法 41
3.2 流体微团运动分析 43
3.2.1 流体微团的位移运动 43
3.2.2 流体微团旋转运动及旋转角速度 43
3.2.3 流体微团剪切角形变运动：剪切角形变率和流体黏性应力本构方程 45
3.2.4 流体微团运动膨胀率、流体线段伸缩形变运动 48
3.3 流体运动分类 49
3.3.1 不可压缩流体运动和可压缩流体运动 49
3.3.2 定常流动和非定常流动 49
3.3.3 三维空间流动、二维平面流动和一维管流或均流 50
3.3.4 实际流体的黏性流动和无黏性理想流体的流动 51
3.4 流体运动质量守恒的连续性方程 51
3.5 流体运动学边界条件 53
例题 54
讨论题 63
习题 65
第4章 流体动力学基本方程式 68
4.1 积分形式流体动量方程 68
4.1.1 直角坐标系形式流体动量方程 70
4.1.2 定常不可压缩流体动量方程 70
4.1.3 一维定常流动的流体动量方程 70
4.2 积分形式流体动量矩方程 71
4.3 微分形式流体动量方程 72
4.3.1 黏性系数为常数的流体 74
4.3.2 不可压缩和黏性系数为常数的流体 74
4.3.3 无黏性流体 75
4.3.4 静止流体平衡的微分方程 75
4.3.5 柱坐标中流体运动微分方程 76
4.3.6 相对动坐标系的流体运动微分方程 77
4.4 伯努利方程 78
4.4.1 伯努利方程的几何意义 79
4.4.2 伯努利方程的物理意义 80
4.4.3 准一维定常流伯努利方程 80
4.4.4 忽略重力作用的伯努利方程 81
4.5 伯努利方程的应用 82
4.5.1 小孔出流 82
4.5.2 毕托管（测速管） 83
4.5.3 文丘里流量计 84
4.5.4 虹吸坐便器 85
4.6 无量纲流体动力学基本方程、相似准则和量纲分析法 86
4.6.1 管流阻力水头损失计算的达西-韦斯巴哈公式 90
4.6.2 物体在流体中运动阻力计算的通用公式的推导 91
例题 92
讨论题 109
习题 112
第5章 流体涡旋运动理论基础 118
5.1 涡特性和涡流 118
5.2 斯托克斯定理 120
5.3 汤姆孙定理 122
5.3.1 理想流体中机翼升力产生 123
5.3.2 盆池涡现象解释 123
5.3.3 非正压流体产生的环流 124
5.4 亥姆霍兹涡定理 125
5.4.1 亥姆霍兹**涡定理的证明 125
5.4.2 亥姆霍兹第二涡定理的证明 126
5.4.3 亥姆霍兹第三涡定理的证明 126
5.5 兰金涡 127
5.6 毕奥-萨伐尔定律 129
5.6.1 无穷长直线涡（或涡束）的诱导速度 129
5.6.2 半无穷长直线涡（或涡束）的诱导速度 130
5.6.3 对有限长度直线涡截段的诱导速度 131
5.6.4 涡环的自诱导速度和相互作用 131
例题 132
讨论题 137
习题 138
第6章 势流理论基础 141
6.1 速度势 141
6.2 二维不可压缩流动的流函数 144
6.3 二维平面势流基本解 145
6.3.1 均流 145
6.3.2 线源和线汇 146
6.3.3 偶极子 147
6.3.4 环流或线涡（点涡） 148
6.4 均流绕圆柱体以流动 达朗贝尔佯谬 149
6.5 均流绕旋转圆柱体流动势流解 马格努斯效应 152
6.6 机翼升力：库塔-茹科夫斯基定理 154
例题 157
讨论题 162
习题 163
第7章 黏性流体动力学 165
7.1 层流和湍流 165
7.1.1 雷诺实验 165
7.1.2 湍流主要特征 166
7.1.3 边界层中的层流和湍流 168
7.2 层流流动理论解 170
7.2.1 等直径圆管中定常层流 170
7.2.2 库埃特流 172
7.3 圆管内湍流场的时均速度分布 173
7.3.1 内层区 174
7.3.2 外层区 175
7.3.3 重叠区的对数律 175
7.3.4 壁面粗糙度效应 176
7.4 管流水头损失 177
7.4.1 沿程水头损失 177
7.4.2 局部水头损失 179
7.5 管道水力计算概述 182
7.5.1 管路总水头损失和耗能功率 182
7.5.2 管路直径的选择及水锤现象 183
7.5.3 通过管路的流量 185
7.6 管流减阻的湍流减阻效应 185
7.7 边界层理论 186
7.7.1 边界层方程 186
7.7.2 边界层动量积分方程 188
7.7.3 边界层排挤厚度 191
7.8 边界层分离 192
7.8.1 边界层分离概念 192
7.8.2 圆柱体绕流和冯?卡门涡街 194
7.8.3 球的空气动力学 196
7.8.4 机翼在大攻角时的失速 198
7.9 物体在流体中运动的阻力 199
7.9.1 流体摩擦阻力 200
7.9.2 潜没物体和钝体的阻力 200
7.10 Gray悖论：物体在流体中的减阻 202
7.10.1 流线体减阻 202
7.10.2 柔顺物面减阻 203
7.10.3 物面分泌滑液或涂料减阻 203
7.10.4 物面微槽减阻 203
7.10.5 微气泡和气膜减阻 204
7.11 湍流理论概述 206
7.11.1 湍流特征 206
7.11.2 雷诺平均N-S方程求解法 207
7.11.3 柯尔莫哥洛夫湍流理论和湍流尺度 209
7.11.4 求解湍流问题的直接数值模拟方法 213
例题 214
讨论题 232
习题 232
第8章 液体喷射和雾化的理论基础 240
8.1 液体喷射和雾化引论 240
8.1.1 喷射图形或类型 240
8.1.2 喷射流量 241
8.1.3 喷射冲击力 241
8.1.4 喷射角和喷射覆盖范围 241
8.1.5 喷射流中液滴大小 242
8.2 雾化形成过程及其机理概述 245
8.2.1 滴落状态 246
8.2.2 瑞利状态 246
8.2.3 **风诱导状态 246
8.2.4 第二风诱导状态 246
8.2.5 雾化状态 247
8.3 开尔文-亥姆霍兹不稳定性 248
8.4 瑞利-泰勒不稳定性 251
8.5 测定喷雾滴径分布的经验方法 257
8.5.1 罗辛-拉姆勒分布方程 258
8.5.2 拨山-栅泽分布方程 259
8.6 利用熵原理预测喷射流中滴径大小分布和速度分布 262
8.6.1 熵原理简述 262
8.6.2 利用熵原理预测液体喷射流中滴径大小分布和速度分布的概率 264
8.7 两种不同流体交界面上表面张力的几个公式 268
8.7.1 杨-拉普拉斯公式 268
8.7.2 两种不同流体交界面上沿切割线的表面张力的线积分转化为面积分后的一个公式 269
8.7.3 曲率的散度公式 270
8.8 两种不同流体交界面上流体边界条件 270
8.8.1 两种不同流体交界面上流体运动学边界条件 270
8.8.2 两种不同流体交界面上法向和切向的流体应力边界条件 271
例题 272
讨论题 275
习题 276
第9章 一维可压缩流动 278
9.1 气体流动热力学基本知识 278
9.1.1 气体状态方程 278
9.1.2 完全气体 279
9.1.3 热力学**定律 279
9.1.4 热力学第二定律：熵方程 281
9.2 声速 马赫数 282
9.3 一维气流基本方程 284
9.3.1 连续性方程 284
9.3.2 动量方程 285
9.3.3 能量方程 285
9.3.4 等熵方程 285
9.4 一维定常等熵流动 286
9.5 正激波理论 290
9.5.1 激波的概念 290
9.5.2 正激波理论 291
9.6 缩放管中气体流动 295
9.7 范诺流 296
9.7.1 范诺流的概念 296
9.7.2 范诺关系式 297
9.7.3 摩擦（黏性）堵塞效应 300
9.8 瑞利流 301
9.8.1 瑞利流的概念 301
9.8.2 瑞利关系式 303
9.8.3 热的堵塞效应 304
9.9 一维非定常流等截面管道中压力波和特征线求解方法 304
9.9.1 特征线概念 305
9.9.2 特征线关系式 306
9.9.3 波的反射 307
9.9.4 特征线方法 309
9.10 斯特林发动机引射器设计 310
例题 314
讨论题 330
习题 330
参考文献 333
附录1 单位和量纲 334
附录2 常用矢量运算公式及标记法 336
附录3 标准大气压力下水的物理性质表 339
附录4 龙卷风分级（F0～F6） 340
附录5 一维定常等熵流动气动函数表（=1.4） 341
附录6 正激波气动函数表（=1.4） 346
附录7 范诺流动函数表（=1.4） 349
附录8 瑞利流动函数表（=1.4） 354
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