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目录1

前言1

第一章　绪论1

1.1　流体力学的研究对象、任务及其应用1

1.2　流体的主要物理性质2

1.2.1　惯性2

1.2.2　重力特性2

1.2.3　流体的黏度3

1.2.4　流体的压缩性和膨胀性6

1.2.5　表面张力特性10

1.3　作用在流体上的力11

1.3.1 表面力11

1.3.2　质量力12

1.4　流体的力学模型13

1.4.1　连续介质与非连续介质模型13

1.4.2　理想流体与黏性流体（实际流体）的力学模型13

1.4.3　不可压缩流体与可压缩流体的力学模型13

习题14

第二章　流体静力学15

2.1　流体静压强及其特性15

2.1.1　流体静压强的定义15

2.1.2　流体静压强的特性15

2.2　流体平衡微分方程18

2.2.1　流体平衡微分方程18

2.2.2　流体平衡微分方程的积分19

2.3.1　流体静力学基本方程20

2.3　重力场中流体静压强的分布规律20

2.3.2 帕斯卡原理21

2.3.3　等压面22

2.3.4　流体静力学基本方程的意义23

2.3.5　静水压强分布图24

2.4　压强的表示方法和量度单位24

2.4.1　压强的表示方法24

2.4.2　压强的量度单位25

2.5.3　水银压差计26

2.5.2　水银测压计26

2.5.1　测压管26

2.5　液柱式测压计26

2.5.4　金属测压计27

2.5.5　真空计27

2.6　作用于平面壁上的静水总压力28

2.6.1　解析法28

2.6.2　图算法29

2.7 作用于曲面壁上的静水总压力31

2.7.1　静水总压力的水平分力和铅垂分力31

2.7.2　压力体32

2.7.3　静水总压力的作用点33

2.7.4　潜体、浮体的平衡和稳定性34

2.8　流体的相对平衡38

2.8.1　等加速直线运动容器中液体的相对平衡38

2.8.2　等角速旋转运动容器中液体的相对平衡40

习题43

3.1.2　欧拉法49

3.1.1　拉格朗日法49

3.1　描述流体运动的方法49

第三章　流体动力学基础49

3.2　欧拉法的基本概念51

3.2.1　恒定流与非恒定流51

3.2.2　一元流动、二元流动、三元流动51

3.2.3　流线51

3.2.4　均匀流与非均匀流、渐变流与急变流54

3.2.5　流管、元流、总流55

3.2.6　过流断面、流量、断面平均流速56

3.3　恒定总流连续性方程57

3.4　元流能量方程58

3.4.1　元流能量方程58

3.4.2　元流能量方程的物理意义和几何意义60

3.5　恒定总流能量方程61

3.6　恒定总流能量方程的应用63

3.6.1　能量方程的应用63

3.6.2　毕托管原理66

3.6.3　水头线67

3.7.1　气流能量方程式与液体能量方程式的几点区别68

3.7　恒定气流能量方程式68

3.7.2　不可压缩气流能量方程70

3.7.3　总压线和全压线71

3.8　恒定总流动量方程74

3.8.1　恒定总流动量方程74

3.8.2　恒定总流动量方程的应用76

习题78

4.1.1　量纲83

第四章量纲分析与相似理论83

4.1 量纲分析的概念和原理83

4.1.2　无量纲量84

4.1.3　量纲和谐85

4.2　量纲分析法85

4.2.1　瑞利法86

4.2.2　π定理88

4.3　流动相似性原理92

4.3.1　力学相似93

7.4　水跃和跌水 195

4.3.2　相似准则95

4.4.1　模型律的选择98

4.4　模型试验设计98

4.4.2　模型的设计99

习题101

第五章　流动阻力与其能量损失103

5.1 流动阻力与能量损失的分类103

5.2　层流与紊流、雷诺数104

5.2.1　雷诺实验105

5.2.2　流态的判别准则——临界雷诺数106

5.3　均匀流基本方程及沿程水头损失通用公式107

5.3.1　均匀流基本方程108

5.3.2　沿程损失的通用公式109

5.4 圆管中的层流流动110

5.4.1　断面流速分布特征110

5.4.2　沿程损失与沿程阻力系数111

5.5.1　紊流的成因113

5.5　紊流流动113

5.5.2　紊流的特征114

5.5.3　紊流的时均化描述115

5.5.4　紊流切应力和混合长度假说116

5.5.5　层流底层117

5.5.6　圆管紊流核心区的流速分布119

5.6　紊流的沿程损失121

5.6.1　尼古拉兹实验121

5.6.2　λ的计算公式123

5.6.3　工业管道的沿程损失124

5.6.4　明渠流的沿程损失125

5.7.1　局部水头损失的一般分析129

5.7.2　突扩圆管的局部水头损失129

5.7　流动的局部损失129

5.7.3　其他类型的局部水头损失131

5.8　减少阻力的措施132

习题134

6.1.1 薄壁小孔口自由出流138

6.1 孔口及管嘴的恒定出流138

第六章 孔口、管嘴出流与有压管道流138

6.1.2　大孔口出流140

6.1.3　薄壁孔口的淹没出流141

6.1.4　管嘴出流141

6.2 孔口及管嘴的非恒定出流143

6.3　短管的水力计算144

6.3.1　有压短管水力计算145

6.3.2　常见短管的水力计算问题146

6.4　长管的水力计算151

6.4.1　简单长管的水力计算151

6.4.2　复杂管道153

6.4.3　沿程均匀泄流管路154

6.5　管网水力计算基础156

6.5.1　枝状管网156

6.5.2　环状管网158

6.6　水击160

6.6.1　水击现象161

6.6.2　水击压强计算163

6.6.3　防止水击危害的措施165

6.7.1　离心式水泵工作原理166

6.7.2　离心泵性能参数166

6.7　离心式水泵及其水力计算166

6.7.3　水力计算167

习题169

第七章　明渠流动174

7.1 明渠的分类174

7.2.1 明渠均匀流的特征及形成条件175

7.2　明渠均匀流175

7.2.2　明渠均匀流的基本公式176

7.2.3　明渠的水力最佳断面和冲淤流速178

7.2.4　明渠均匀流水力计算的基本问题和方法180

7.3 明渠恒定非均匀流动的若干基本概念187

7.3.1　断面单位能量189

7.3.2　临界水深190

7.3.3　临界坡度191

7.3.4　缓流、急流、临界流及其判别192

7.4.1　水跃195

7.4.2　跌水198

7.5　明渠恒定非均匀渐变流的基本微分方程199

7.6　棱柱形渠道中恒定非均匀渐变流的水面曲线分析200

7.6.1　水流的渐变流段与局部现象200

7.6.2　渐变流水面曲线的变化规律201

7.6.3　水面曲线分析的一般原则204

7.7　棱柱形渠道中恒定非均匀渐变流水面曲线的计算206

7.7.1　分段求和法206

7.7.2　数值积分法207

7.7.3　计算机在水面曲线计算中的应用208

习题211

第八章　堰流216

8.1　堰流的定义及分类216

8.1.1　堰和堰流216

8.1.2　堰的分类217

8.2　堰流基本公式218

8.3　宽顶堰219

8.3.1　流量公式及流量系数219

8.3.2　侧收缩系数220

8.3.3　淹没条件及淹没系数220

8.4　薄壁堰和实用断面堰222

8.4.1　薄壁堰222

8.4.2　实用断面堰225

8.5　小桥孔径水力计算226

8.5.1　小桥孔径的水力计算公式226

8.5.2　小桥孔径的水力计算227

8.6　消力池水力计算230

8.6.1　水工建筑物下游的水流衔接与消能230

8.6.2　消力池水力计算231

习题233

9.1.2　地下水的状态235

9.1.1　渗流理论的实用意义235

第九章　渗流235

9.1　渗流基本定律235

9.1.3　土的渗流特性236

9.1.4　渗流模型236

9.1.5　渗流的基本定律——达西定律237

9.1.6　流沙和管涌240

9.2　地下水的均匀流与非均匀流241

9.2.1　恒定均匀渗流和非均匀渐变渗流的断面流速分布241

9.2.3　渐变渗流浸润曲线242

9.2.2　渐变渗流基本微分方程242

9.3　集水廊道和井245

9.3.1　集水廊道245

9.3.2　井246

9.4　井群249

9.4.1　潜水完整井群250

9.4.2　承压完整井群251

9.5　流网及其在渗流计算中的应用252

9.5.1　平面有压渗流流网的绘制252

9.5.2　利用流网进行渗流计算253

习题255

第十章　可压缩流体在管中的流动257

10.1　理想气体一元稳定流动的伯努利方程257

10.1.1　气体一元等温流动257

10.1.2　气体一元定容流动258

10.1.3　气体一元绝热流258

10.2　音速、滞止参数和马赫数261

10.2.1　音速261

10.2.2　滞止参数262

10.2.3　马赫数263

10.3　气体一元稳定流动的连续性方程264

10.3.1　连续性微分方程264

10.3.2　气流速度与断面的关系265

10.4　绝热管流266

10.4.1　气体管路运动微分方程266

10.4.2　绝热管路运动方程267

10.5　等温管流268

10.6　速度系数269

习题272

第十一章　边界层与绕流流动273

11.1　边界层概念273

11.1.1　边界层的形成及其性质273

11.1.2　边界层的厚度和流态274

111.3　管流边界层274

11.1.4　曲面边界层的分离现象275

11.1.5　卡门涡列276

11.2　边界层动量方程277

11.3　平板上层流边界层279

11.4　平板上紊流边界层281

11.5　绕流阻力和升力284

11.5.1　绕流阻力284

11.5.2　绕流升力286

11.5.3　悬浮速度287

习题289

12.1.2　紊流射流的形成291

12.1.1　射流的分类291

第十二章　气体射流291

12.1　紊流射流特征291

12.1.3　射流的几何特征292

12.1.4　运动特征293

12.1.5　动力特征294

12.2 圆断面射流的运动分析294

12.2.1　轴心速度295

12.2.3　断面平均流速296

12.2.4　质量平均流速296

12.2.2　断面流量296

12.2.5　起始段核心长度Sn及核心收缩角β297

12.2.6　起始段流量Qn297

12.2.7　起始段截面平均流速vn1298

12.2.8 起始段质量平均流速vn2299

12.3 平面射流300

12.4 温差或浓差射流301

12.4.1 轴心温差△Tm302

12.4.3 起始段质量平均温差△Tn2303

12.4.2 质量平均温差△T2303

12.4.4 射流弯曲304

12.5　紊流射流计算方法的改进308

12.5.1　射流结构308

12.5.2　动量修正系数βo309

12.5.3　射流半径R309

12.5.4　轴心速度vm310

12.5.5　平面射流311

12.5.6　温差（或浓差）射流及轴轨迹311

12.6　有限空间射流简介312

12.6.1　射流结构312

12.6.2　动力特性313

12.6.3　半经验公式313

习题314

习题答案316

主要参考文献322