工程流體力學（簡體書）

工程流體力學是研究流體之間能量相互轉換規律的一門學科，是高等院校機械類、材料類、儀器儀表類、航空航天類、建築工程類、熱能動力類和流體動力工程類專業學生必修的技術基礎課程。本書共12章，內容包括緒論、流體的物理特性、流體靜力學、流體運動學、流體動力學Ⅰ、流體動力學Ⅱ、相似原理與量綱分析、不可壓縮流體的內部流動、不可壓縮粘性流體的外部流動、可壓縮流體的一維流動、流體的測量、計算流體力學簡介。
本書可作為能源動力類、機械類專業的本科生教材、教師和研究生的參考書，也可作為各相關專業工程技術人員的參考書。

叢書特點
注重以學生為本：
站在學生的角度、根據學生的知識面和理解能力來編寫，考慮學生的學習認知過程，通過不同的工程案例或者示例深入淺出進行講解，緊緊抓住學生專業學習的動力點，鍛煉和提高學生獲取知識的能力。
注重人文知識與科技知識的結合：
以人文知識講解的手法來闡述科技知識，在講解知識點的同時，設置閱讀材料板塊介紹相關的人文知識，增強教材的可讀性，同時提高學生的人文素質。
注重實踐教學和情景教學：
書中配備大量實景圖和實物圖，並輔以示意圖進行介紹，通過模型化的教學案例介紹具體工程實踐中的相關知識技能，強化實際操作訓練，加深對理論知識的理解；設計有豐富的題型，在鞏固知識技能的同時啟發創新思維。
注重知識技能的實用性和有效牲：
以學生就業所需專業知識和操作技能為著眼點，緊跟最新的技術發展和技術應用，在理論知識夠用的酌提下，著重講解應用型人才培養所需的技能，突出實用性和可操作性。

流體力學的研究對象包括液體和氣體兩大物質形態，描述流體力學規律的有數學分析、複變函數及張量分析等多種方法，研究流體運動規律和求解流體力學問題的方法包括理論分析、量綱分析、實驗研究和數值計算等，因此流體力學的理論非常廣泛，尤其和數學理論的關係十分密切。工程流體力學是在闡述流體力學基本理論的基礎上，重點闡述和研究流體力學在工程上的應用。工程流體力學廣泛應用於動力、水利、機械、化工、石油、土建、冶金、航空、航海、氣象、環境等眾多領域，是這些領域相關專業的主幹技術基礎課程。
工程流體力學是一門相對古老的學科，國內外有關工程流體力學的書籍不少，也各有特點，但是隨著科學技術的進步和社會的發展，工程流體力學也在不斷地發展。本書的編寫重點針對我國目前動力工程和機械領域對工程流體力學發展的需求，突出表現為以下幾個特點。
（1）根據目前越來越多的工程領域廣泛借助計算機，採用數值計算的手段來求解流場的現實和前景，本書對微分形式的流體力學方程及其求解有所突出。首先，將微分形式的流體力學方程單獨一章編寫，即第6章；其次，在不可壓縮流體有壓管流和邊界層理論中強調微分方程的求解方法；再次，編寫了計算流體力學一章，即第12章，在第12章中介紹了計算流體力學（CFD）的基本方程（其中補充了微分形式的能量方程）、思想方法和目前流行的大型商業軟件。
（2）積分形式的連續性方程、能量方程、動量方程的推導均從輸運方程出發，突出控制體的概念和歐拉法在工程流體力學的地位。
（3）根據編者從事工程流體力學雙語教學的經驗，從國外優秀的工程流體力學書籍中選取了有關術語和要點的英文表述，穿插於本書的相應之處。讀者通過閱讀這些英文表述基本可以熟悉工程流體力學的英文術語和要點內容的英文表述形式，一方面增強了對相應內容的理解，另一方面也為閱讀工程流體力學的英文文獻打下了基礎。

第1章緒論
1.1 流體力學的研究內容和方法
1.2 流體力學發展簡史
1.3 流體的連續介質模型
1.4 量綱和單位
1.5 作用在流體上的力
1.5.1 質量力
1.5.2 表面力
工程實例
習題

第2章流體的物理特性
2.1 流體的重度
2.2 流體的壓縮性和膨脹性
2.2.1 流體的壓縮性
2.2.2 流體的膨脹性
2.2.3 可壓縮流體和不可壓縮流體
2.3 流體的粘性
2.3.1 牛頓內摩擦定律
2.3.2 粘度
2.3.3 牛頓流體和非牛頓流體
2.3.4 粘性流體和理想流體
2.4 液體的表面張力
2.4.1 表面張力
2.4.2 毛細現象
工程實例
習題

第3章流體靜力學
3.1 流體的靜壓強
3.2 流體平衡微分方程
3.2.1 流體的平衡微分方程式
3.2.2 壓強微分方程
3.2.3 等壓面
3.3 壓強的基準
3.4 靜止流體中的壓強分佈
3.4.1 流體靜力學基本方程式
3.4.2 流體靜力學基本方程式的物理意義和幾何意義
3.4.3 重力場中的壓強分佈
3.4.4 靜壓強分佈圖
3.4.5 可壓縮流體中的壓強分佈
3.5 流體靜壓強的測量
3.5.1 氣壓計
3.5.2 測壓管
3.5.3 U形管測壓計
3.5.4 差壓計
3.5.5 微壓計
3.6 流體的相對平衡
3.6.1 等加速水平直線運動
3.6.2 等角速轉動
3.7 靜止流體對壁面的作用力
3.7.1 靜止流體作用在平面上的總壓力
3.7.2 靜止流體作用在曲面上的總壓力
3.7.3 作用在液體中物體上的總壓力
習題

第4章流體運動學
4.1 描述流場的拉格朗日法和歐拉法
4.1.1 拉格朗日法
4.1.2 歐拉法
4.1.3 隨體導數
4.2 速度場和加速度場
4.2.1 速度場
4.2.2 加速度場
4.3 關於流場的一些基本概念
4.3.1 一維、二維和三維流動
4.3.2 穩定流動和非穩定流動
4.3.3 均勻流動和非均勻流動
4.3.4 流場的幾何描述
4.4 層流和湍流
4.4.1 雷諾實驗
4.4.2 雷諾數
4.5 流體微團的運動分析
4.5.1 平動和線變形
4.5.2 角變形運動
4.5.3 旋轉運動
4.6 流體的無旋流動和旋渦流動
4.6.1 無旋流動
4.6.2 旋渦流動
工程實例
習題

第5章流體動力學
5.1 控制體和系統
5.2 雷諾輸運定理
5.3 連續性方程
5.3.1 連續性方程的推導
5.3.2 連續性方程的特殊形式
5.3.3 運動但不變形控制體
5.4 動量方程
5.4.1 慣性系中的動量方程
5.4.2 非慣性系中的動量方程
5.5 角動量方程
5.5.1 慣性系中的角動量方程
5.5.2 非慣性系中的角動量方程
5.6 能量方程
5.6.1 能量方程的推導
5.6.2 伯努利方程
5.6.3 總流的能量方程
工程實例
習題

第6章流體動力學
6.1 連續性方程
6.2 粘性流體的運動微分方程
6.2.1 運動方程的推導
6.2.2 納維-斯托克斯方程
6.3 葛羅米柯-斯托克斯方程
6.4 理想流體流動
6.4.1 歐拉運動微分方程
6.4.2 伯努利方程
6.4.3 無旋流動的伯努利方程
6.4.4 速度勢函數
6.5 平面勢流
6.5.1 流函數
6.5.2 基本平面勢流
6.6 簡單勢流的疊加
6.6.1 偶極流
6.6.2 螺旋流
6.7 流體對圓柱體的無環量繞流
6.8 流體對圓柱體的有環量繞流
6.9 流體繞圓球的流動
工程實例
習題

第7章相似原理與量綱分析
7.1 相似原理
7.1.1 相似概念
7.1.2 相似條件
7.2 量綱分析
7.2.1 量綱和諧原理
7.2.2 量綱分析的方法
7.3 模型試驗
7.3.1 全面力學相似模型試驗
7.3.2 近似模化法
7.3.3 方程分析法
工程實例
習題

第8章不可壓縮流體的內部流動
8.1 流體在圓管中的層流流動
8.2 間隙中的層流流動
8.2.1 平行平板間隙流動
8.2.2 傾斜平板間隙流動
8.2.3 圓柱環形間隙流動
8.3 人口段與充分發展段的管內流動
8.4 流體在圓管中的湍流流動
8.4.1 基本概念
8.4.2 湍流流動的速度分佈和切應力分佈
8.5 管流水頭損失
8.5.1 水頭損失的基本概念
8.5.2 沿程水頭損失
8.5.3 局部水頭損失
8.6 沿程損失係數和局部損失係數
8.6.1 沿程損失係數
8.6.2 局部損失係數
8.7 孔口和管嘴恆定自由出流
8.7.1 薄壁小孔口恆定自由出流
8.7.2 圓柱外伸管嘴恆定自由出流
……

第9章不可壓縮粘性流體的外部流動
第10章可壓縮流體的一維流動
第11章流體的測量
第12章計算流體力學簡介
參考文獻

在古代，以水為動力的簡單機械也有了長足的發展，例如用水輪提水，或通過簡單的機械傳動去碾米、磨面等。東漢杜詩任南陽太守時（公元37年）曾創造水排（水力鼓風機），即利用水力，通過傳動機械，使皮製鼓風囊連續開合，將空氣送入冶金爐，較西歐約早了一千一百年。
清朝雍正年間，何夢瑤在《算迪》一書中提出流量等於過水斷面面積乘以斷面平均流速的計算方法。
必須指出的是，從14世紀歐洲文藝復興時期開始，西方湧現出了一大批學者，他們對流體力學理論的形成作出了重要貢獻，但是我國在科學技術方面已經逐漸落後了。
進入20世紀，我國出現了幾位重要的科學家，他們對流體力學的發展作出了貢獻。錢學森（1911-2009）在火箭、導彈、航天器等領域為中國火箭導彈和航天事業的創建與發展作出了傑出的貢獻。周培源（1902-1993）在流體力學中的湍流理論方面取得了出色的成果。吳仲華在1952年發表的《在軸流式、徑流式和混流式亞聲速和超聲速葉輪機械中的三元流普遍理論》和在1975年發表的《使用非正交曲線坐標的葉輪機械三元流動的基本方程及其解法》兩篇論文中所建立的葉輪機械三元流理論，至今仍是國內外許多優良葉輪機械設計計算的主要依據。
2.流體力學的西方發展史
在西方最早從事流體力學現象研究的學者是希臘哲學家阿基米得（Archimedes，公元前287年-公元前212）。他在公元前250年寫成的《論浮體》一書中提出了流體靜力學的基本定律，這是人類歷史上最早的水力學著作。正是從這時起，流體流動才開始發展成為一門獨立的學科。
在以後的一段較長的歷史時期中，沒有記載關於流體力學發展的有關資料。
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